Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Понедельник, 23 сентября
 
 


Это интересно!

Ранее

Анализ эффективности управления энергосбережением в наружном освещении

Революционное развитие технологий в области наружного освещения позволяет существенно сократить энергопотребление за счет рационального управления. В статье кратко описаны применяемые и перспективные энергосберегающие технологии с применением различных типов светильников. Определены критерии и представлена методика оценки эффективности внедрения вариантов этих технологий с учетом экономических показателей. Приведены результаты расчетов по разработанной методике для типового участка осветительной сети скоростной автодороги. Определены перспективные направления развития энергосбережения в наружном освещении.

Управление яркостью свечения светодиодов с помощью модульных DC/DC-драйверов

Управляемые ЭПРА для ламп высокого давления. Технико-экономические аспекты разработки и эксплуатации

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

15 июня

Новинки микросхем светодиодных драйверов ON Semi

Компания ON Semiconductor выпускает широкую номенклатуру светодиодных драйверов с использованием различных технологий преобразования энергии. Номенклатура драйверов ON Semi постоянно обновляется и расширяется в соответствии с требованиями рынка. В статье дается обзор новинок светодиодных драйверов, разработанных компанией ON Semi за последние полгода. В составе новинок — драйверы Flyback для сетевых светодиодных источников, линейные драйверы, драйверы для модулей задней подсветки ЖК-панелей, драйверы для автомобильных светодиодных фонарей. Высокая эффективность преобразования энергии при малых размерах изделий, адекватной цене и высокой степени надежности — ключевые элементы стратегии фирмы.



Расширение областей применения светодиодов определяется не только снижением их стоимости, но и стоимости драйверов. Ключевое свойство новинок — низкая цена при высокой функциональности.

Разработками драйверов светодиодов в ON Semi занимаются два подразделения: компания Semiconductor Components Industries LLC, вошедшая в состав ON Semi в декабре 2004 г., и фирма Catalyst Semiconductor Inc., которая примкнула к ON Semi в 2008 г. Префиксы NSI, NCL, NUD, NLSF, NCP имеют разработки подразделения компании Semiconductor Components Industries LLC, а микросхемы Catalyst Semiconductor Inc. — префикс CAT.

Линейные драйверы светодиодов

Несмотря на то, что линейные драйверы светодиодов не обеспечивают высокой эффективности использования энергии источника, они обладают несомненными преимуществами, к которым относятся простота применения, отсутствие ЭМИ, дешевизна. Во многих применениях, например в автомобильном секторе, эффективность менее важна, чем цена. В секторе линейных драйверов можно выделить двухполюсники с фиксированным значением тока; трехполюсники с регулируемым током и многоканальные драйверы. Выходы линейных драйверов представляют собой генератор тока. Стабильный ток в широком диапазоне входных напряжений обеспечивает постоянную яркость и долговечность светодиодов.

NSI50010YT1G — маломощный линейный источник постоянного тока для светодиодов

Особенностью микросхемы генератора тока на 10 мА является то, что это двухполюсник, не требующий каких-либо дополнительных элементов для задания тока. Значение тока постоянное и задается внутренней структурой.

По сути, это электронный балласт для очень экономичных решений, являющийся отличной альтернативой традиционному токозадающему резистору. Уровень цены электронного балласта практически равен цене мощного SMD-резистора (около 7 центов).

Широкий температурный диапазон –55…150°С, а также широкий диапазон входных напряжений (до 50 В) микросхем драйверов обеспечивают возможность использования их как в автомобильном, так и в промышленном секторах. На рисунке 1 показаны эквивалентная схема и корпус драйвера NSI5001YTIG.

Для увеличения тока приборы допускают параллельное включение. На рисунке 2 показаны варианты использования электронного балласта для питания светодиодов на основе драйвера NSI50010YT1G.

Рис. 1. Эквивалентная схема и корпус драйвера NSI50010YT1G

Рис. 2. Варианты использования электронных балластов

Микросхема найдет широкое применение в цепях питания маломощных светодиодных цепей, в частности, в автомобильном секторе (питание светодиодов приборных панелей, локальных источников подсветки, например ключа зажигания, порогов и прочее).

Области применения

– автомобильный сектор: светодиодная подсветка поворота на боковых зеркалах, подсветка приборной панели;

– светодиодные ночники, световые указатели (аварийный выход), декоративная подсветка, подсветка надписей и значков приборных панелей;

– генераторы тока для телекоммуникационных модемных цепей (Switch Contact Wetting).

В телекоммуникационных сетях довольно часто используются контактные соединения типа «скрутка» или соединители с прижимными контактами. Эти контакты могут окисляться или намокать, приводя к увеличению сопротивления линии и нарушению связи. Использование генераторов тока в модемных линиях позволяет обеспечить прохождение импульсных сигналов в связном канале, несмотря на изменение сопротивления в контактных соединениях.

Рис. 3. Эквивалентная схема и корпус источника тока NSI45060/90DDT4G

NSI45060DDT4G и NSI45090DDT4G — регулируемые источники тока для питания светодиодов

Источники тока имеют одинаковые структуры и рассчитаны на больший ток, чем у драйвера NSI50010YT1G. Диапазон регулирования тока в NSI45060DDT4G: 40…100 мА. Диапазон регулирования тока в NSI45090DDT4G: 90…160 мА. Максимальное входное напряжение для обоих драйверов: 45 В. Корпус DPAK обеспечивает рассеяние мощности до 2,7 Вт. Установка тока производится внешним резистором по цепи управления Radj.

Эти драйверы, как и NSI50010YT1G, допускают для увеличения тока параллельное включение. Области применения — автомобильный сектор, декоративная подсветка, подсветка световых указателей. Температурный рабочий диапазон микросхем: –55…150°С.

6-канальный контроллер-драйвер светодиодов CAT4026

Рис. 4. При использовании светодиодной подсветки в задней фаре можно существенно сократить объем пространства ниши. Оранжевый контур — светодиодный модуль с боковой подсветкой. Оранжевая контурная линия — гибкая плата модуля с прямой подсветкой

Микросхема CAT4026 представляет собой 6-канальный источник тока для питания цепочек светодиодов средней мощности в модулях задней подсветки ЖК-панелей. В драйвере реализованы следующие функции: защита от коротких замыканий, обнаружение обрывов в цепочках, адаптивная обратная связь по SMPS, раздельная регулировка тока по каналам, термозащита, общее диммирование по всем каналам в режиме ШИМ или аналоговом режиме. Микросхема выпускается в корпусе SOIC-28. Драйвер может также использоваться и в светодиодных источниках освещения.

NCV7680 — линейный токовый регулятор и контроллер для управления светодиодной системой задней фары автомобиля

В заднем фонаре автомобиля размещаются габаритные огни, габаритные сигналы и стоп-сигналы. В одних конструкциях фонарей каждый из световых сигналов представлен отдельным сегментом, которому соответствует свой источник света. Пока доминирующим источником света в задних фонарях остаются лампы накаливания мощностью 5 и 21 Вт. Распространенной является и конструкция заднего фонаря, в которой световые сигналы габаритов и стоп-сигнала реализованы в одном сегменте, а для его подсветки используется двухнитевая лампа накаливания 21/5 Вт яркостью до 300 лм. Нить 5 Вт включается для обозначения габаритов, а 21 Вт — для включения стоп-сигнала. Габаритные огни включаются водителем, а стоп-сигнал связан с педалью торможения. Фары с лампами накаливания имеют массу недостатков: низкая световая эффективность, большая температура в районе цоколя, необходимость использования красных светофильтров уменьшает и без того малый КПД источника света, нити лампы чувствительны к вибрации и тряске. Для формирования заданной световой диаграммы используется отражатель сложной формы, для которого требуется приличная глубина конструкции фонаря. Включение и выключение лампы стоп-сигнала при каждом торможении существенно уменьшают ресурс ламп до нескольких сотен, а то и десятков часов. Смена ламп в заднем фонаре в ряде случаев является непростой операцией, требующей времени и навыков. Для стоп-сигнала существенным является время задержки от момента нажатия на тормоз до получения номинальной яркости свечения нити. Среднее время зажигания лампы составляет около 200 мс.

Светодиодные фонари лишены всех этих недостатков. Во-первых, в конструкции не требуется красный светофильтр — достаточно использовать красные светодиоды. Световая эффективность красных мощных светодиодов выше, чем у ламп накаливания. Светодиоды не боятся тряски. Их ресурс в тысячи раз больше, поэтому при монтаже светодиодов можно полностью отказаться от ненадежной системы цоколь-патрон.

Быстродействие светодиода — несколько сотен микросекунд, поэтому время включения светодиодного стоп-сигнала на 200 мс меньше, чем сигнала на лампе накаливания. Водитель следующей машины заметит этот световой сигнал и начнет торможение раньше на 200 мс. При торможении на скорости 120 км/ч это даст лишние 6,6 м, которые позволят избежать столкновения.

Как правило, в светодиодных задних фонарях используются массивы светодиодов средней мощности. Массив состоит из нескольких цепочек светодиодов. Сигнальный сектор заднего фонаря может содержать до 50 светодиодов. На рисунке 5 показана конструкция светодиодного фонаря автомобиля серии BMW7.

Массив светодиодов обеспечивает более эффективное распределение света, не требуя отражателя. Угловая диаграмма распределенного источника света согласована с условиями наблюдения как со стороны дороги, так и со стороны тротуара.

Рис. 5. Конструкция светодиодной задней фары автомобиля серии BMW 7

Секция стоп-сигнала разделена на две зоны из 15 и 20 отдельных светодиодов.

Драйвер NCV7680 спроектирован специально для обеспечения комбинированной функции стопового и габаритного огня в одной фаре и состоит из восьми линейных программируемых источников тока. На рисунке 6 показана схема применения драйвера NCV7680.

Рис. 6. Схема применения драйвера NCV7680

Драйвер NCV7680 обеспечивает два уровня яркости, меньший уровень — для сигнала габаритов, больший — для стоп-сигнала. Для формирования дополнительных уровней яркости может использоваться и ШИМ-модуляция. Для сигнала «Стоп» используется постоянный ток через светодиоды, а для габаритов — ШИМ. Дополнительный внешний балласт на FET-транзисторе обеспечивает защиту от повышения напряжения в бортовой сети.

Таблица 1. Сравнительные параметры задних фонарей на светодиодах и лампах накаливания

Параметры

Светодиоды

Лампы

Потребление, Вт

4

21

Глубина отражателя фонаря, мм

50

150

Температура внутри фонаря, °С

50

100

Ресурс, ч

>20000

<1000

Основные характеристики

– постоянный ток до 75 мА для каждой цепочки светодиодов;

– диагностика обрывов цепей (индикация обрыва выходом флага);

– управление сигналами ШИМ Slew Rate для снижения уровня ЭМИ;

– вход для сигнала внешней модуляции яркости;

– встроенный генератор ШИМ 1 кГц для регулировки яркости;

– установка внешними резисторами токов для огней «Стоп» и «Габариты»;

– защита от перенапряжения.

Основные применения

– управление светом задних фонарей с комбинированием огней «Стоп» и «Габариты» (RCL);

– управление светом фонарей дневного света Daytime Running Lights (DRL);

– управление светом противотуманных фар (Fog Lights);

– управление светом линейки светодиодов заднего центрального фонаря стоп-сигнала;

– управление световыми сигналами фонарей поворотников, а также других дополнительных фонарей для обозначения сигнала поворота на крыльях и боковых зеркалах;

– модули задней подсветки ЖК-панелей.

За счет ШИМ можно регулировать яркость стоп-сигнала в соответствии с силой нажатия на педаль тормоза. Водитель следующей сзади машины может оценить силу торможения и принять решение о степени торможения, чтобы предотвратить столкновение. Это повышает безопасность движения.

Использование в задних фарах массивов дискретных светодиодных источников в совокупности с возможностью диммирования позволяют реализовать новые очень полезные функции с позиции повышения комфортности управления и безопасности движения.

Предложена новая концепция адаптивных световых сигналов «Стоп» и «Габариты». В зависимости от условий освещенности дороги (день-ночь), погодных условий (туман или сильный дождь), меняется площадь освещенных секторов световых сигналов «Стоп» и «Габариты», а также яркость включенных секторов. Кроме того, стоп-сигнал может индицировать и силу торможения за счет изменения яркости светодиодных сегментов или же за счет включения дополнительных секторов света в фонаре. На рисунке 7 показан пример реализации концепции адаптивных сигналов «Стоп» и «Габариты» заднего фонаря современного автомобиля.

Рис. 7. Расширение функций при индикации световых сигналов «Cтоп» и «Габариты» на секторном светодиодном заднем фонаре

Драйвер NCV6780 может использоваться для реализации концепции адаптивной яркости задних фонарей как стоп-сигналов, так и сигнала габаритов.

В настоящее время в той или иной мере данная концепция находит все большую поддержку у известных автопроизводителей. Во всех новых моделях автогигантов в настоящее время используются только светодиодные задние фонари. На рисунке 8 показана реализация светодиодного заднего фонаря новой модели автомобиля Фольксваген.

Рис. 8. Светодиодные фонари в новой модели Фольксваген

В заднем фонаре используется матрица из 48 светодиодов. Для драйвера NCV7680 можно увеличить число управляемых светодиодов, если использовать дополнительно повышающий преобразователь напряжения. На рисунке 9 показана схема управления массивом светодиодов 8×8, реализованная на базе 8-канального линейного драйвера NCV7680 и повышающего преобразователя напряжения NCV3163.

Рис. 9. Режим с повышением напряжения бортовой сети для увеличения числа светодиодов в матрице фары до 64

NCL30000 — светодиодный драйвер с коррекцией коэффициента мощности и регулировкой яркости

Микросхема NCL30000 является контроллером обратноходового преобразователя напряжения Flyback — разновидности импульсного преобразователей напряжения с гальванической развязкой. Его особенность заключается в функции коррекции коэффициента мощности. Контроллер предназначен для реализации сетевых светодиодных источников света низкой и средней мощности до 20 Вт. Выходное напряжение преобразователя позволяет подключать цепочку мощных белых светодиодов от 4 до 15 шт.

Рис. 10. Структура схемы Flyback-преобразователя на основе контроллера NCL30000

Режим управления преобразованием CrM (Critical Conduction Mode) позволяет реализовать как топологию flyback, так и режим понижения напряжения (buck). В режиме CrM частота переключения преобразователя изменяется в соответствии с изменением как входного напряжения, так и тока в нагрузке, что позволяет уменьшить потери на переключении, а также на выпрямлении во вторичной цепи. Контроллер обеспечивает низкий стартовый ток и малый ток в цепи датчика обратной связи. Микросхема драйвера обеспечивает надежную работу в широком диапазоне температур −40…125°C.

Рис. 11. Структура преобразователя напряжения для питания светодиодных источников света с мощностью 40…150 Вт

NCL30001 — сетевой светодиодный драйвер-контроллер для источников света мощностью до 150 Вт

Структура этого контроллера отличается от NCL30000. Во-первых, он рассчитан на диапазон большей отдаваемой в нагрузку мощности — 40…150 Вт. В нем используется режим понижающего преобразования AC/DC с гальванической развязкой и схемой импульсного управления типа CCM (Continuous Conduction) с постоянной частотой преобразования. Частота преобразования может регулироваться в диапазоне 20…250 КГц. Микросхема также обеспечивает уменьшение акустических шумов в цепях нагрузки за счет патентованного алгоритма Soft−Skip™. В микросхеме также используется функция коррекции мощности, как и в драйвере NCL30001. В структуре драйвера имеется встроенная защита от перенапряжения, перегрева и от понижения входного напряжения. Микросхема имеет корпус SOIC-16.

Микросхема драйвера обеспечивает надежную работу в широком диапазоне температур от −40…125°C. Основные области применения — внутреннее и наружное освещение, уличные светильники, ландшафтная и архитектурная подсветка.

NCP3066 — импульсный драйвер светодиодов

Драйвер NCP3066 (см. рис. 12) обеспечивает питание цепочки мощных белых светодиодов постоянным током до 1,5 A. Регулятор может работать как в режиме Step-Down (Buck), так и в режиме Step-Up (Boost), а также как инвертор напряжения. Широкий диапазон входных напряжений 3…40 В обеспечивает надежную работу при питании от источников 12–36 В. Частота преобразования может подстраиваться вплоть до 250 кГц. Встроенный источник опорного напряжения имеет очень низкий номинал, всего 235 мВ, что обеспечивает низкие потери на датчике тока в цепи обратной связи. Через вывод ON/OFF может обеспечиваться как диммирование источника света, так и перевод в режим энергосбережения с выключением тока в нагрузке. Управление яркостью выполняется с помощью ШИМ или аналогового сигнала. Модификация NCV3066 ориентирована специально на автомобильный сектор и имеет расширенный рабочий температурный диапазон –40…125°С. Микросхема может также использоваться в качестве источника тока для зарядных устройств аккумуляторов.

Рис. 12. Базовая схема применения драйвера NCP3066

Схема демонстрационной платы NCP3066DFSEPGEVB приведена на рисунке 13.

Рис. 13. Схема демонстрационной платы NCP3066DFSEPGEVB

Демонстрационные платы светодиодных контроллеров и драйверов

Для отладки проектов и оценки возможностей светодиодных регуляторов компания ON Semi разработала серию демонстрационных плат. Демо-платы доступны и для российских разработчиков. Требуемый вариант демо-платы можно выбрать из каталога и заказать через «Компэл».

В частности, разработаны демонстрационные платы для оценки возможностей описанных в статье драйверов и контроллеров светодиодов.

Литература

1. Jim Young. AND8448 Configuring the NCL30000 for TRIAC Dimming. ON Semiconductor.

2. И. Ромадина. Драйверы для светодиодных источников света ON Semiconductor. Электронные компоненты. № 12. 2009 г.

3. Jim Young. NCL30000LED1GEVB/D 90–135 Vac up to 15 Watt Dimmable LED Driver Demo Board Operation. ON Semiconductor.

4. Datasheet. NSI50010YT1G Constant Current Regulator & LED Driver. On Semi.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Ирина Ромадина, бренд-менеджер по продукции ON Semiconductor, «Компэл»



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты