Ncp3066: NCP3066DR2G, Импульсный регулятор тока для светодиодов, 1.5А с функцией включения/ отключения, [SO-8], ON Semiconductor

мир электроники – Расчёт светодиодного драйвера NCP3066

категория
Расчеты по электронике и электротехнике
материалы в категории

В этой статье вашему вниманию представлена почти официальная методика расчёта светодиодного драйвера на микросхеме NCP3066, собранного по топологии buck. Почему почти? Потому что она взята из доки и слегка модифицирована с учётом того, что входное напряжение может изменяться. Итак, поехали.

Ниже приведены два варианта схем светодиодных buck-драйверов на микрухе ncp3066: без внешнего ключа и с внешним P-канальным MOSFET-ом:

Красными жирными линиями на схемах показаны участки, по которым протекает большой ток (соответственно, при проектировании платы эти участки нужно сделать короткими и толстыми).

Начальные данные у нас следующие: V_{in min} – минимальное входное напряжение, V_{in max} – максимальное входное напряжение, I_out – выходной ток (ток, который мы хотим от драйвера получить), P_out – выходная мощность.

Также нам потребуется знать V_f – падение напряжения на силовом диоде (D1) и V_SWCE – падение напряжения на открытом ключе (внутренний транзистор микрухи или транзистор Т1, в зависимости от схемы). Эти данные можно взять из документации на соответствующие компоненты. Плюс к этому, перед началом расчёта мы должны определиться с тактовой частотой микросхемы (f) и величиной относительных пульсаций тока в катушке индуктивности (LIR). Величину относительных пульсаций давайте будем задавать для случая самого большого пикового тока (самый большой пиковый ток в buck-конвертерах у нас получается при максимальном входном напряжении). Следует учесть, что величина относительных пульсаций часто задаётся в %, в этом случае при расчётах её нужно будет разделить на 100 (перевести из % в доли от единицы).

Кроме того, для расчёта ёмкости выходного конденсатора нужно будет задать некий допустимый уровень пульсаций выходного напряжения на нагрузке (V_p-p) и определиться с ESR этого конденсатора (или группы конденсаторов, поскольку для уменьшения ESR можно включить несколько конденсаторов параллельно).

Ну, а теперь сам расчёт:

1) Находим величину токозадающего резистора Rcs:

R_cs=0,235/I_out

2) Находим потерю мощности на токозадающем резисторе:

P_R=0,235*I_out

3) Находим максимальное выходное напряжение драйвера:

V_out=(P_out+P_R)/I_out

4) Находим максимально необходимое для ключа отношение длительности импульса к длительности паузы:

Необходимо учесть, что полученное соотношение не должно превышать минимального гарантированного отношения тока разряда к току заряда времязадающего конденсатора, которое равно 5,5. Это соотношение определяет максимальный гарантированный коэффициент заполнения равным 5,5/(5,5+1)*100%=84,5%.

Если у вас соотношение t_on/t_off получилось больше 5,5 – придётся либо увеличить минимальное входное напряжение, либо уменьшить максимальную выходную мощность и повторить расчёт пунктов 1-4.

5) Находим отношение длительности импульса к длительности паузы при максимальном пиковом токе:

6) Находим длительность импульса при максимальном пиковом токе:

7) Находим ёмкость времязадающего конденсатора. Ниже приводится формула и график. Формула является приблизительной (поскольку график, как видите, сильно нелинейный), поэтому лучше всё же ориентироваться на график, а не на формулу.

8) Находим средний (I_avg) и пиковый (I_pk) ток через катушку индуктивности. Пиковый ток важен при выборе катушки, – её ток насыщения должен быть больше расчётного пикового тока нашего драйвера (лучше с запасом в 10-20%).

I_avg=I_out     I_pk=(1+LIR/2)*I_avg

9) Находим величину токоограничительного резистора (R_pk):

R_pk=0,2/I_pk

 

10) Находим индуктивность катушки:

При выборе катушки следует выбрать из стандартного ряда ближайшее значение больше рассчётного.

11) Величина ёмкости выходного конденсатора:

Вот в общем-то и всё…

Источник: radiohlam.ru

Светодиодный драйвер 300мА на микросхеме NCP3066 (по топологии buck-конвертера) — radiohlam.ru

Описанный в этой статье светодиодный драйвер позволяет запитывать светодиоды постоянным током 300 мА. Кроме того, он имеет специальный вывод, через который можно осуществлять диммирование подключенного светодиода внешним ШИМ-сигналом с частотой до 1 кГц (об этом мы отдельно поговорим). Питается драйвер постоянным напряжением 6-17 Вольт, собран по типовой схеме и рассчитан по типовой методике.

Схема:

Результаты расчёта (скриншот окна online-калькулятора):

Выбор компонентов:

1. R_on=10 кОм ; R_os=1 кОм
2. R_pk=0,4 Ом (я просто соединил последовательно несколько штук по 0,1 и 0,2 Ом)
3. R_cs=0,82 Ом (ибо других не оказалось)
4. C_in=47 мкФ х 50 В (электролит) ; C_v=0,1 мкФ (керамика)
5. C_t=4,7 нФ (керамика, маркировка S3) , маркировка SMD-конденсаторов
6. C_out=100 мкФ х 25 В (электролит)
7. D ₁ — диод Шоттки MBRS130LT3 (1A/30В, маркировка 1BL3)
8. L=150 мкГн (CDRh204RNP-151NC, ток насыщения 1,15 А)

Печатная плата (в формате DipTrace)

Фото готового девайса:

Работа драйвера на экране осциллографа
(для тестов использовался светодиодный модуль NICHIA NS6W083BT-1W):

Генератор:

Напряжение на светодиоде при V_in=6-17 В
(при этом ток получился 310 мА, соответственно, мощность около 1,1 Вт):

Напряжение на катоде D1 при входном напряжении 6 В:

Напряжение на катоде D1 при входном напряжении 12 В:

Напряжение на катоде D1 при входном напряжении 17 В:

При питании от 6 В наш драйвер потребляет 249 мА, при питании от 9 В — 160 мА, при питании от 12 В — 122 мА, при питании от 17 В — 91 мА. Соответственно, его КПД при шестивольтовом питании равно 73,6%, при девятивольтовом 76,4%, при 12-ти вольтовом 75,1%, при 17-ти вольтовом 71,1%.

Ещё хотелось бы сказать несколько слов о выходной мощности. Расчётный 1 Вт — это та максимальная мощность, которую мы гарантированно получим при минимальном входном напряжении 6 В, а если входное напряжение будет выше, то и выходную мощность мы сможем получить выше. То есть при питании от 12 В мы легко можем подключить к нашему драйверу последовательно два таких светодиодных модуля как в тестах, а при питании от 24 В — 3 или даже 4 таких модуля.

Теоретически, собранный нами девайс должен работать в диапазоне 6 — 30 В (микруха рассчитана на 40 В, а использованный нами диод — на 30 В), но возможности порвести тесты с напряжением выше 17 В у меня не было.

Вот здесь можно найти диммер на микроконтроллере ATtiny13, разработанный специально для описанного выше драйвера.

Ну и напоследок небольшой видос, иллюстрирующий работу нашего драйвера, а также эксперимент по короткому замыканию выхода (то же видео на нашем канале в youtube).

Особо нервным сразу скажу, что ничего не сгорает и вообще ничего страшного не происходит, поскольку на то он и драйвер, чтобы выдавать заданный выходной ток, в том числе и при КЗ.

NCP3066 Распиновка, техническое описание, рабочая и принципиальная схема

6 ноября 2019 – 0 комментариев

NCP3066 ИС регулятора тока
Регулятор тока NCP3066 ВЫВОД

NCP3066 или NCV3066 — это монолитный регулятор постоянного тока IC , используемый для светодиодного освещения. Эту ИС можно найти в морском, автомобильном освещении или любых портативных осветительных приборах. Если вы ищете постоянный ток DC-DC регулятор до 1,5 А, тогда эта ИС может быть правильным выбором.

 

НОМЕР ПИН-кода	ИМЯ ПИН-кода	ОПИСАНИЕ
1	Коллектор переключателей	Внутренний коллектор переключателя Дарлингтона
2	Переключатель-эмиттер	Внутренний эмиттер переключателя Дарлингтона
3	Времязадающий конденсатор	Времязадающий конденсатор для генератора
4	Земля	Контакт заземления для всех внутренних цепей
5	Инвертирующий вход компаратора	Инвертирующий входной контакт внутреннего компаратора
6	В куб. см	Входное напряжение для микросхемы
7	I шт. Sense	Контакт датчика пикового тока
8	ВКЛ/ВЫКЛ	Контакт ВКЛ/ВЫКЛ.

 

Особенности NCP3066:

• Монолитный регулятор постоянного тока IC.
• Входное напряжение (В _в ): от 3 В до 40 В.
• Встроенный переключатель на 1,5 А.
• Низкое напряжение обратной связи 235 мВ.
• Более высокая рабочая частота до 150 кГц.
• Возможность отключения на логическом уровне.
• Аналоговый и ШИМ диммируемый.
• Поцикловое ограничение тока.
• Доступен в 8-контактных корпусах DIP, SOIC и DFN.

Примечание : Более подробную техническую информацию можно найти в полном техническом описании NCP3066 , ссылка на которое приведена внизу этой страницы.

 

002 LM3407, LM5008 и XL6009.

NCP3066 Эквивалент:

NCP3065 и A6211.

 

Как использовать ИС драйвера светодиодов NCP3066:

NCP3066 также называется NCV3066 , и оба они имеют одинаковые таблицы данных. Как упоминалось выше, эта ИС может использоваться для драйвера светодиодов постоянного тока . Каждый режим имеет отдельные схемы, которые можно найти в таблице данных. ИС доступна от производителей в корпусах DIP, SOIC и DFN. В дополнение к различным функциям, эта ИС имеет возможность отключения логических уровней , который можно использовать для отключения регулятора с помощью логического сигнала. Если функция ВКЛ/ВЫКЛ не требуется, то контакт 8 микросхемы может быть постоянно подключен к положительному источнику питания. Расчетная формула для всех режимов приведена ниже.

 

 

Ниже приведена базовая схема понижающего, повышающего регулятора тока с использованием NCP3066. Катушка индуктивности и диод являются основными компонентами как для понижающей схемы , так и для повышающей топологии . Светодиоды могут быть соединены последовательно или параллельно, или в обеих комбинациях, но убедитесь, что напряжение и ток цепочки светодиодов не превышают максимальное значение ИС.

 

Повышающий преобразователь с использованием NCP3066:

     

 

Понижающий преобразователь с использованием NCP3066: 9017 7

 

Принципиальная схема понижающего и повышающего стабилизатора тока показана выше. R _s представляет собой токоизмерительный резистор для цепочки светодиодов. Инвертирующий вход внутреннего компаратора контролирует напряжение на токоизмерительном резисторе. Если оно превышает 235 мВ, внутренний транзистор Дарлингтона выключается. Токоизмерительный резистор можно выбрать по формуле

  R  s  = 0,235/I  нагрузка   

В нормальных условиях ток контролируется внутренним компаратором с использованием напряжения на токоизмерительном резисторе.

Если возникает какое-либо ненормальное состояние или напряжение обратной связи пропадает во время какой-либо неисправности, или напряжение на резисторе датчика пикового тока превышает 200 мВ по отношению к V _cc , компаратор датчика пикового тока отключает внутренний транзистор Дарлингтона для защиты устройства. Значение резистора датчика пикового тока можно рассчитать по формуле

  R  sc  = 0,2/I  пик   переключателя Дарлингтона. (Здесь R  sc  обозначает R1 на схеме) 

Таким образом, ток через нагрузку контролируется в каждом цикле переключения, чтобы контролировать ток нагрузки и предотвращать перегрузку. Максимальный номинальный ток переключающего транзистора Дарлингтона составляет 1,5 А . Поэтому убедитесь, что пиковый ток схемы приложения должен быть ниже максимального номинального тока транзистора Дарлингтона.

Микросхему можно включить/выключить, подав логический сигнал на контакт 8 микросхемы.

Вытягивание этого вывода ниже 0,8 В или оставление его открытым переводит микросхему в режим пониженного энергопотребления и отключает внутренние схемы. В этом состоянии ток потребления устройства ниже 100 мкА. Это дает преимущество для приложений с батарейным питанием. Вытягивание этого контакта выше 2,4 В (до 25 В) включает IC в нормальное рабочее состояние. Если функция ВКЛ/ВЫКЛ не требуется, этот контакт можно постоянно подключить к положительному источнику питания. Яркость светодиода регулируется подачей положительного импульса частотой 1 кГц от 1% до 100% рабочего цикла.

Традиционный повышающе-понижающий регулятор требует наличия конденсатора на выходе, параллельного нагрузке, для уменьшения пульсаций выходного напряжения. Но эта микросхема NCP3066 фокусируется на управлении током, а не напряжением на нагрузке. Конфигурируя

NCP3066 в режиме непрерывной проводимости с низким размахом пульсаций, можно исключить выходной конденсатор. Это экономит место и уменьшает количество деталей для приложений.

 

Приложения:

• Автомобильное и морское освещение.
• Источники постоянного тока.
• Переносное освещение на батарейках.
• Применение при ярком освещении.

 

2D-модель:

Физические размеры микросхемы в корпусе PDIP приведены ниже.

Метки

Регулятор тока

Драйвер светодиода

Онсеми NCP3066 | Würth Elektronik Поиск эталонного проекта

Onsemi NCP3066 | Würth Elektronik Поиск эталонного проекта

Поиск эталонного проекта ИС

Эталонный дизайн NCP3066

Обзор

90 053

Топология	Понижающий преобразователь
Входное напряжение	12-35 В
Частота переключения	100 -250 кГц
Выход 1	3 A
Версия микросхемы	3

Описание

NCP3066 представляет собой монолитный импульсный стабилизатор, предназначенный для подачи постоянного тока для питания высокой яркости. светодиоды. Устройство имеет очень низкое напряжение обратной связи 235 мВ (номинальное), которое используется для регулирования среднего тока светодиодной цепочки. Кроме того, NCP3066 имеет широкий диапазон входного напряжения до 40 В, что позволяет ему работать от источника питания 12 В переменного тока или 12–36 В постоянного тока, обычно используемого для осветительных приборов, а также от нерегулируемых источников питания, таких как перезаряжаемые батареи. Импульсный регулятор NCP3066 может быть сконфигурирован в топологиях Step-Down (Buck), Step-Up (Boost) и Voltage-Inverting с минимальным количеством внешних компонентов. Контакт ВКЛ/ВЫКЛ обеспечивает возможность затемнения ШИМ или режим отключения с низким энергопотреблением.

Характеристики

• Встроенный переключатель на 1,5 А
• Диапазон входного напряжения от 3,0 В до 40 В
• Возможность отключения по логическому уровню
• Низкое напряжение обратной связи 235 мВ
• Цикл-за- Ограничение тока цикла
• Нет компенсации контура управления Требуется
• Рабочая частота, регулируемая до 250 кГц
• Возможность аналогового и цифрового ШИМ-управления яркостью
• Внутреннее отключение при перегреве с гистерезисом
• Префикс NCV для автомобильных и других приложений, требующих изменения места и управления
• Это бессвинцовые устройства

Типичные области применения

• Автомобильное и морское освещение
• Источник постоянного тока, драйвер светодиодов высокой яркости
• Низковольтное и ландшафтное освещение

Подробнее информация

• Технический паспорт
• IC продукт информация

Продукты

	Код заказа	Технический паспорт	Загрузки	Серия продуктов	L (мкГн)	I R (A)	I SAT (A)	R DC 90 344 (Ом)	R DC макс. (Ом)	f рез (МГц)	Крепление	Образцы
	74457147	SPEC	8 файлов Модели EDA: Компоненты ZIP WE-PD4 (rev22d).IntLib | 538,5 КБ Download_CadStar_WE-PD4 (rev19a).zip | 12,6 КБ Cadence_WE-PD4 (rev22a).zip | 8,8 МБ Eagle_WE-PD4 (rev19a).lbr | 90,3 КБ CAD-файлы ZIP WE-PD4_Typ_XL (rev1).igs | 2,2 МБ WE-PD4_Typ_XL (rev1).stp | 846.7 КБ Электрические модели ZIP PSpice_WE-PD4 (rev22a). zip | 16,9 КБ Spectre_WE-PD4 (rev22a).mod | 20,7 КБ Скачать все 8 файлов в виде zip-архива ZIP	WE-PD4 SMT Power Inductor	47	2,8	5	0,091	0,109	9.2	SMT

9 0489

	Код заказа	Технический паспорт
	74457147	СПЕЦ

900 33

Образцы

	Код заказа	Технический паспорт	Загрузки	Серия продуктов	L (мкГн)	I R (A)	I SAT (A)	R DC (Ом)	R DC макс. (Ом)	f разрешение (МГц)	Крепление	Образцы

Отказ от ответственности 900 03

Пожалуйста, внимательно прочитайте заявление об отказе от ответственности, прежде чем использовать какие-либо из этих данных. Использование вами этих данных означает ваше согласие с условиями, изложенными ниже. Если вы не согласны с этими условиями, пожалуйста, нажмите Отмена/Сокращение.

Эта информация была предоставлена ​​вам бесплатно для вашего использования, но остается исключительной собственностью Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG. Несмотря на то, что компания Würth Elektronik eiSos приложила разумные усилия для обеспечения ее точности, Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG. не гарантирует, что она не содержит ошибок, а также не делает никаких других заявлений, гарантий или гарантий, что информация является полностью точной или актуальной. Во многих случаях данные САПР были упрощены, чтобы удалить проприетарные детали, но при этом сохранить важные геометрические детали интерфейса для использования клиентами. Würth Elektronik eiSos прямо отказывается от всех подразумеваемых гарантий в отношении этой информации, включая, помимо прочего, любые подразумеваемые гарантии товарной пригодности или пригодности для определенной цели.

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG ни в коем случае не несет ответственности за использование или результаты использования вами моделей CAD или любых сопровождающих письменных материалов. ВЫ НЕСЕТЕ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА ПРОВЕРКУ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭТОЙ ИНФОРМАЦИИ В ВАШЕЙ СОБСТВЕННОЙ КОНКРЕТНОЙ СРЕДЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОДУКТА, И ВЫ ПРИНИМАЕТЕ НА СЕБЯ ВЕСЬ РИСК, СВЯЗАННЫЙ С ИЛИ НЕСДЕЛАНИЕМ ЭТОГО.

Ни при каких обстоятельствах компания Würth Elektronik eiSos или ее подрядчики, директора, должностные лица, сотрудники, филиалы или дистрибьюторы не несут ответственности за любые прямые, непрямые, специальные, случайные или косвенные убытки (включая, помимо прочего, убытки в связи с потерей бизнеса, упущенной выгодой).