Lựa chọn Trình điều khiển LED cho Chiếu sáng Công suất Cao

Bảng LED công suất cao này cần một mạch điều khiển LED để cung cấp nguồn điện ổn định.

Tôi luôn nhớ việc chơi với LED và điều khiển chúng bằng nguồn cấp điện trên bảng mạch hoặc bằng pin. Với các LED nhỏ được điều khiển ở điện áp/dòng điện thấp, bạn có thể sử dụng bất kỳ nguồn điện nào. Đối với các LED công suất cao, bao gồm cả LED trắng, hệ thống chiếu sáng của bạn cần có quy định phức tạp hơn để đảm bảo dòng điện và điện áp ổn định được giảm qua mỗi LED trong hệ thống.

Trong khi bạn có thể tự xây dựng một bộ điều chỉnh với phản hồi từ nhiều thành phần, việc sử dụng một bộ điều khiển LED để kiểm soát hệ thống của bạn sẽ dễ dàng hơn nhiều. Những thành phần này được thiết kế đặc biệt để cung cấp nguồn điện DC cho LED với hiệu suất cao. Dưới đây là một số mẹo để chọn bộ điều khiển LED cho hệ thống chiếu sáng công suất cao tiếp theo của bạn và một số thành phần ví dụ bạn sẽ tìm thấy trên thị trường.

Tại sao sử dụng bộ điều khiển LED?

Hãy nghĩ về bộ điều khiển LED như một bộ điều chỉnh nguồn điện tích hợp được thiết kế đặc biệt để cung cấp điện áp liên tục (dòng điện) với dòng điện (điện áp) có thể điều chỉnh. Đối với hệ thống chiếu sáng công suất cao, bạn có thể tích hợp bộ điều khiển LED để kiểm soát nguồn điện LED như một phần của chiến lược điều chỉnh của bạn. Các giai đoạn điều chỉnh nguồn điện phía trên chuyển đổi điện áp đầu vào cao (thường là AC chính hoặc điện áp DC cao) xuống mức DC thấp hơn.

Bằng cách điều chỉnh nguồn điện từ bộ điều khiển LED, bạn có thể điều chỉnh độ sáng của LED. Các bộ điều khiển LED công suất cao thường có sẵn dưới dạng thành phần gắn mặt với một tấm nền tiếp xúc để tản nhiệt vào chất nền của bạn. Đối với kiểm soát giảm sáng, một số bộ điều khiển LED có thể lập trình nội bộ với một cổng I/O, trong khi những cái khác sử dụng giảm sáng PWM trên một bộ điều khiển MOSFET để kiểm soát nguồn điện (tương tự như một bộ điều chỉnh chuyển mạch).

Giảm sáng PWM

Một phương pháp phổ biến để điều chỉnh độ sáng trong một chuỗi LED là sử dụng tín hiệu PWM. Sơ đồ dưới đây cho thấy cách sử dụng một MCU để giảm sáng PWM. Trong ví dụ này, điện trở 50 kOhm trên MOSFET đầu ra tạo ra một vòng phản hồi để cung cấp nguồn điện áp/dòng điện cao cho các LED phía dưới. Lưu ý rằng, trong sắp xếp này, chúng ta đang xem xét các LED trắng được mắc nối tiếp, mặc dù việc triển khai dạng chuỗi là phổ biến. Sử dụng một MCU cho phép người dùng kiểm soát nguồn điện bằng cách điều chỉnh chu kỳ làm việc của tín hiệu PWM. Điều này có thể được thực hiện dựa trên đọc cảm biến (ví dụ, cảm biến nhiệt độ) hoặc sử dụng một số đầu vào từ người dùng.

Ví dụ về việc điều khiển các chuỗi LED song song với tín hiệu PWM từ một MCU.

Trong ví dụ này, bộ điều khiển LED hoạt động như một bộ điều chỉnh dòng điện song song, trong khi tín hiệu PWM và MOSFET điều khiển việc bật và tắt các LED gần điện áp tiến lên ở tần số chuyển mạch. Công suất trung bình sau đó tỷ lệ tuyến tính với chu kỳ làm việc của tín hiệu PWM. Bạn cũng có thể thêm một điện trở giới hạn dòng điện công suất cao trên mỗi chân (một số mô-đun LED sẽ bao gồm điều này) để ngăn chặn việc lái quá mức trong quá trình chuyển mạch.

Ví dụ trên rất hữu ích vì nhà thiết kế có thể lập trình nhiều cài đặt công suất vào MCU. Bạn cũng không cần một MCU đắt tiền cho ứng dụng này. Gần đây tôi đã sử dụng một MCU ATTiny 8-bit đơn giản và lưu trữ nhiều cài đặt PWM vào EEPROM, người dùng có thể chuyển đổi bằng nút nhấn.

Một khi bạn đã quyết định cách tốt nhất để điều chỉnh công suất đầu ra và cung cấp khả năng làm mờ (nếu mong muốn), đã đến lúc chọn một bộ điều khiển sẽ cung cấp công suất mà hệ thống chiếu sáng của bạn cần.

Mẹo Chọn Bộ Điều Khiển LED

Bộ điều khiển LED có một loạt các cấu trúc tương tự như các bộ điều chỉnh công suất tiêu chuẩn, nhưng chúng có thể bao gồm các chức năng khác như khả năng lập trình, phản hồi cảm biến dòng điện để điều chỉnh, và cảm biến nhiệt độ. Đối với bộ điều khiển LED công suất cao, đây là các thông số quan trọng cần xem xét.

• Điện áp và dòng điện đầu ra. Để bật LED, công suất đầu ra cần phải bằng hoặc cao hơn điện áp và dòng điện tiến hóa của diode. Một số bộ điều khiển LED sẽ hoạt động như các bộ chuyển đổi buck hoặc boost phát ra điện áp DC tiến hóa bằng hoặc cao hơn với dòng điện cụ thể, do đó cung cấp công suất đầu ra mong muốn.

• Đầu ra nối tiếp so với song song. Các bộ điều khiển LED nhỏ hơn có thể chỉ có một đầu ra với điện áp cao và dòng điện cố định, cho phép một chuỗi LED được điều khiển nối tiếp. Bộ điều khiển LED với nhiều đầu ra (xem trên) thường dành cho sử dụng song song.

• PWM tích hợp so với bên ngoài. Một số bộ điều khiển LED sẽ bao gồm một bộ tạo PWM và sẽ cung cấp tín hiệu cho một MOSFET trực tiếp.

• Hiệu suất công suất. Đối với các hệ thống công suất cao, đây là một điểm quan trọng vì nó xác định lượng công suất bị mất dưới dạng nhiệt.

Về điểm thứ hai ở trên, bạn luôn có thể đầu ra cho nhiều chuỗi LED song song, nơi mỗi chuỗi chứa nhiều chuỗi LED nối tiếp. Chú ý đến tổng điện áp tiến hóa và dòng điện đầu ra vì điều này sẽ xác định bạn có thể sử dụng bao nhiêu chuỗi nối tiếp/song song trong hệ thống chiếu sáng của mình.

Dưới đây là một số ví dụ về bộ điều khiển LED bạn có thể sử dụng trong hệ thống chiếu sáng công suất cao của mình.

NXP Semiconductors, SSL5015TE

Bộ điều khiển LED SSL5015TE từ NXP Semiconductors là một trong những bộ điều khiển LED điện áp cao/dòng điện thấp mới nhất trên thị trường cho các hệ thống chiếu sáng cần kết nối với mạng AC chỉnh lưu. Thành phần này bao gồm một bộ điều chỉnh nội bộ và JFET cho điện áp đầu ra cao lên đến 300 V và 2 A. Nó cũng bao gồm một chân cho thermistor NTC để bảo vệ nhiệt, hoặc chân này có thể được sử dụng với tín hiệu PWM bên ngoài để chuyển đổi dòng điện đầu ra và cung cấp khả năng làm mờ. Vì điện áp đầu ra rất cao, nên tốt nhất là sử dụng bộ điều khiển này cho một chuỗi LED yêu cầu dòng điện tiến hóa thấp nối tiếp. Sơ đồ ứng dụng dưới đây cho thấy một mạch điều khiển LED điển hình liên quan đến thành phần này.

Ví dụ sơ đồ ứng dụng, từ bảng dữ liệu SSL5015TE.

Diodes Inc., AL8843QSP

Bộ điều khiển LED AL8843QSP của Diodes Inc. là một bộ điều khiển LED chế độ buck DC-DC được đánh giá cho chiếu sáng ô tô. Thành phần này có thể chấp nhận đầu vào từ 4.5 đến 40 V và cung cấp đầu ra lên đến 3 A (hiệu suất 97%) với MOSFET tích hợp. Điều chỉnh độ sáng có thể được kiểm soát bằng tín hiệu DC bên ngoài hoặc tín hiệu PWM (lên đến 1 MHz) trên chân CTRL. Thành phần này cũng bao gồm bảo vệ mạch ngắn cho các LED công suất cao.

Mạch ứng dụng cho LED nối tiếp, từ bảng dữ liệu AL8843QSP.

Analog Devices, LT3744

Bộ điều khiển LED LT3744 từ Analog Devices (Linear Technology) cung cấp mức điện áp vừa phải (36 V) và dòng điện đầu ra cao (20 A DC, 40 A xung). Các mức đầu ra này làm cho thành phần này trở thành một lựa chọn cho các chuỗi LED công suất cao kết hợp nối tiếp/nối song song. Điều chỉnh độ sáng được kiểm soát thông qua sự kết hợp của 3 tín hiệu PWM bên ngoài, sau đó được đưa vào một MOSFET công suất cao bên ngoài. Nó cũng chấp nhận một phạm vi điện áp đầu vào rộng (3.3 V đến 36 V), làm cho nó linh hoạt cho cả hệ thống chiếu sáng nhỏ và lớn.

Mạch ứng dụng bộ điều khiển LED cho máy chiếu với biểu đồ hiển thị điều khiển dim PWM, từ bảng dữ liệu LT3744.

Khi bạn đang thiết kế một hệ thống chiếu sáng công suất cao, bạn cần chọn bộ điều khiển LED, FETs, và các linh kiện bị động đảm bảo nguồn điện ổn định và an toàn. Khi bạn đang tìm kiếm các linh kiện cho hệ thống chiếu sáng công suất cao tiếp theo của mình, hãy thử sử dụng công cụ tìm kiếm và bộ lọc linh kiện từ Octopart.

Để cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi, hãy đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.