การกำหนดค่าและข้อควรพิจารณาในโหมดควบคุม COFT คืออะไร?

การแนะนำชิปไดรเวอร์ LED

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ ชิปไดรเวอร์ LED ความหนาแน่นสูงที่มีช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตกว้างจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบไฟส่องสว่างรถยนต์ รวมถึงไฟภายนอกด้านหน้าและด้านหลัง ไฟภายในรถ และไฟแบ็คไลท์ของจอแสดงผล

ชิปไดรเวอร์ LED สามารถแบ่งออกเป็นการหรี่แสงแบบอะนาล็อกและการหรี่แสง PWM ตามวิธีการลดแสงการหรี่แสงแบบอะนาล็อกนั้นค่อนข้างง่าย การหรี่แสงแบบ PWM นั้นค่อนข้างซับซ้อน แต่ช่วงการหรี่แสงเชิงเส้นนั้นมากกว่าการหรี่แสงแบบอะนาล็อกชิปไดรเวอร์ LED เป็นชิปการจัดการพลังงานระดับหนึ่ง โดยมีโทโพโลยีส่วนใหญ่เป็น Buck และ Boostกระแสไฟขาออกวงจรบั๊กต่อเนื่องเพื่อให้ระลอกกระแสไฟขาออกมีขนาดเล็กต้องใช้ความจุเอาต์พุตที่เล็กกว่าซึ่งเอื้อต่อการเข้าถึงความหนาแน่นของพลังงานสูงของวงจร

รูปที่ 1 บูสต์กระแสเอาต์พุตเทียบกับบั๊ก

โหมดควบคุมทั่วไปของชิปไดรเวอร์ LED คือโหมดปัจจุบัน (CM), โหมด COFT (เวลาปิดที่ควบคุมได้), โหมด COFT และ PCM (โหมดกระแสสูงสุด)เมื่อเปรียบเทียบกับการควบคุมโหมดปัจจุบัน โหมดควบคุม COFT ไม่ต้องการการชดเชยลูป ซึ่งเอื้อต่อการปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงาน ขณะเดียวกันก็มีการตอบสนองแบบไดนามิกที่เร็วขึ้น

แตกต่างจากโหมดควบคุมอื่นๆ ชิปโหมดควบคุม COFT มีพิน COFF แยกต่างหากสำหรับการตั้งค่าเวลาปิดบทความนี้จะแนะนำการกำหนดค่าและข้อควรระวังสำหรับวงจรภายนอกของ COFF โดยใช้ชิปไดรเวอร์ Buck LED ที่ควบคุมโดย COFT ทั่วไป

การกำหนดค่าพื้นฐานของ COFF และข้อควรระวัง

หลักการควบคุมของโหมด COFT คือ เมื่อกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำถึงระดับกระแสที่ตั้งไว้ ท่อด้านบนจะปิดและท่อด้านล่างจะเปิดเมื่อถึงเวลาปิดถึง tOFF ท่อด้านบนจะเปิดอีกครั้งหลังจากที่ท่อด้านบนปิด ท่อจะยังคงปิดอยู่เป็นระยะเวลาคงที่ (tOFF)tOFF ถูกกำหนดโดยตัวเก็บประจุ (COFF) และแรงดันเอาต์พุต (Vo) ที่ขอบวงจรดังแสดงในรูปที่ 2 เนื่องจาก ILED ได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด Vo จะยังคงเกือบคงที่ตลอดช่วงแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิอินพุตที่หลากหลาย ส่งผลให้มี tOFF เกือบคงที่ ซึ่งสามารถคำนวณได้โดยใช้ Vo

รูปที่ 2. วงจรควบคุมเวลาปิดและสูตรคำนวณ tOFF

ควรสังเกตว่าเมื่อวิธีการลดแสงที่เลือกหรือวงจรลดแสงต้องใช้เอาต์พุตที่ลัดวงจร วงจรจะไม่เริ่มทำงานอย่างถูกต้องในเวลานี้ในเวลานี้ กระแสกระเพื่อมของตัวเหนี่ยวนำจะมีขนาดใหญ่ แรงดันเอาต์พุตจะต่ำมาก ซึ่งน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ตั้งไว้มากเมื่อความล้มเหลวนี้เกิดขึ้น กระแสไฟเหนี่ยวนำจะทำงานโดยมีเวลาปิดสูงสุดโดยปกติแล้วเวลาปิดสูงสุดที่ตั้งไว้ภายในชิปจะอยู่ที่ 200us~300usในขณะนี้ กระแสไฟเหนี่ยวนำและแรงดันเอาต์พุตดูเหมือนจะเข้าสู่โหมดสะอึก และไม่สามารถส่งออกได้ตามปกติรูปที่ 3 แสดงรูปคลื่นที่ผิดปกติของกระแสเหนี่ยวนำและแรงดันเอาต์พุตของ TPS92515-Q1 เมื่อใช้ตัวต้านทานแบ่งสำหรับโหลด

รูปที่ 4 แสดงวงจรสามประเภทที่อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดข้างต้นเมื่อใช้ FET แบ่งเพื่อลดแสง ตัวต้านทานแบ่งจะถูกเลือกสำหรับโหลด และโหลดเป็นวงจรเมทริกซ์สวิตชิ่ง LED ซึ่งทั้งหมดอาจทำให้แรงดันเอาต์พุตสั้นลงและป้องกันการสตาร์ทตามปกติ

รูปที่ 3 TPS92515-Q1 กระแสไฟและแรงดันเอาต์พุตของตัวเหนี่ยวนำ (ข้อผิดพลาดสั้นเอาต์พุตโหลดตัวต้านทาน)

รูปที่ 4 วงจรที่อาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร

เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ แม้ว่าเอาท์พุตจะลัดวงจร แต่ก็ยังจำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติมเพื่อชาร์จ COFFการจ่ายแบบขนานที่ VCC/VDD สามารถใช้เป็นประจุตัวเก็บประจุ COFF รักษาเวลาการปิดเครื่องให้คงที่ และรักษาการกระเพื่อมให้คงที่ลูกค้าสามารถจองตัวต้านทาน ROFF2 ระหว่าง VCC/VDD และ COFF เมื่อออกแบบวงจร ดังแสดงในรูปที่ 5 เพื่ออำนวยความสะดวกในการดีบักในภายหลังในเวลาเดียวกัน แผ่นข้อมูลชิป TI มักจะให้สูตรการคำนวณ ROFF2 เฉพาะตามวงจรภายในของชิป เพื่ออำนวยความสะดวกให้ลูกค้าในการเลือกตัวต้านทาน

รูปที่ 5 วงจรปรับปรุง ROFF2 ภายนอก SHUNT FET

ยกตัวอย่างข้อผิดพลาดเอาต์พุตลัดวงจรของ TPS92515-Q1 ในรูปที่ 3 โดยใช้วิธีการแก้ไขในรูปที่ 5 เพื่อเพิ่ม ROFF2 ระหว่าง VCC และ COFF เพื่อชาร์จ COFF

การเลือก ROFF2 เป็นกระบวนการสองขั้นตอนขั้นตอนแรกคือการคำนวณเวลาปิดเครื่องที่ต้องการ (tOFF-Shunt) เมื่อใช้ตัวต้านทานสับเปลี่ยนสำหรับเอาต์พุต โดยที่ VSHUNT คือแรงดันเอาต์พุตเมื่อใช้ตัวต้านทานสับเปลี่ยนสำหรับโหลด

  ขั้นตอนที่สองคือการใช้ tOFF-Shunt ในการคำนวณ ROFF2 ซึ่งเป็นประจุจาก VCC ถึง COFF ผ่าน ROFF2 โดยคำนวณดังนี้

ตามการคำนวณ ให้เลือกค่า ROFF2 ที่เหมาะสม (50k โอห์ม) และเชื่อมต่อ ROFF2 ระหว่าง VCC และ COFF ในกรณีฟอลต์ในรูปที่ 3 เมื่อเอาต์พุตของวงจรเป็นปกติโปรดทราบว่า ROFF2 ควรมีขนาดใหญ่กว่า ROFF1 มากหากต่ำเกินไป TPS92515-Q1 จะประสบปัญหาเวลาเปิดเครื่องขั้นต่ำซึ่งจะส่งผลให้กระแสไฟเพิ่มขึ้นและอาจเกิดความเสียหายกับอุปกรณ์ชิป

รูปที่ 6 กระแสไฟและแรงดันเอาต์พุตของตัวเหนี่ยวนำ TPS92515-Q1 (ปกติหลังจากเพิ่ม ROFF2)