применение линейных драйверов светодиодов NUD4001/4011
28 июля 2011
Cветодиоды — низковольтные полупроводниковые приборы. Для их питания, обеспечивающего длительный срок службы, необходимо стабилизировать именно протекающий через них ток, а не напряжение. Дело в том, что незначительные изменения прямого напряжения на светодиоде вызывают резкие скачки тока через светодиод. Кроме того, падения напряжения на светодиодах разных цветов довольно сильно отличаются. Например, прямое падение напряжения на светодиоде красного цвета примерно в 1,5 раза меньше, чем на синем, белом или зеленом светодиодах. Этот фактор необходимо учитывать при последовательном включении светодиодов, так как при одинаковом количестве последовательно включенных светодиодов разных цветов суммарное падение напряжения может отличаться на 50%.
Для питания светодиодов стабилизированным током выпускаются импульсные и линейные драйверы светодиодов, которые имеют свои преимущества и недостатки.
Простейшая схема для питания светодиодов от мостового выпрямителя без интегрального драйвера приведена на рис. 1.
Рис. 1. Питание светодиодов от мостового выпрямителя
Недостатки этой схемы очевидны.
Резистор R1 только ограничивает ток. О его стабилизации не может быть и речи. Колебания напряжения сети будут вызывать изменение напряжения на конденсаторе С1, что приведет к изменениям тока через светодиодную цепь и интенсивности свечения светодиодов. Кроме того, расчеты показывают, что резистор R1 должен иметь большую мощность (для рассматриваемой схемы 3 Вт). Добавление линейного стабилизатора напряжения позволяет повысить стабильность выходного напряжения (но не стабилизацию тока) через светодиоды. Однако и эта схема не сможет компенсировать изменение падения напряжения на светодиодах в широком диапазоне рабочих температур. Кроме того, получается неоправданное усложнение схемы. Более простое и эффективное решение драйвера светодиодов — применение специализированных микросхем NUD4001 и NUD4011 компании ON Semiconductor, обеспечивающих стабилизированный ток на выходе. Типовая схема включения светодиодного драйвера NUD4001 приведена на рис. 2. По сути дела, NUD4001 и NUD4011 — это управляемые генераторы (стабилизаторы) тока, выходной ток которых задается внешним резистором.
Расчет параметров схемы на рис. 2 отличается простотой и состоит из следующих шагов:
Рис. 2. Схема включения NUD4001 для питания трех светодиодов от 12 В
1. Выбор тока через светодиод Iсветод. = Iвых, исходя из документации производителя светодиодов. Для примера выберем ток 350 мА.
2. Расчет резистора Rвнеш.
(в качестве примера выбрана температура перехода Tj= 25°С):
Rвнеш = Vsense/Iсветод. = 0,7 (Tj =25°C)/0,350 А = 2,0 Ом. Значение Vsense определяется из графика на рис. 3. Эта зависимость и все остальные, приведенные в статье, взяты из документации производителя.
Рис. 3. Зависимость напряжения Vsense от температуры перехода
3. Выбор напряжения питания (оно же равно Vвх). В качестве примера выбрано напряжение 12 В.
4. Определение падения напряжения на трех светодиодах на основе параметров, взятых из документации производителя. Для примера будем считать, что падение напряжения на одном светодиоде составляет 3,5 В при токе 350 мА. Тогда падение на трех светодиодах будет 3,5 В х 3 = 10,5 В.
5. Расчет падения напряжения Vdrop на выходном ключе драйвера NUD4001:
Vdrop = Vвх — Vsense — Vсветод.
х N = 12 В — 0,7 В (при Tj = 25°C) — 10,5 В = 0,8 В, где N — количество последовательно включенных светодиодов.
6. Расчет рассеиваемой мощности на микросхеме драйвера NUD4001:
Pdriver = Vdrop x Iвых = 0,8 В х 0,350 А = 0,280 Вт
7. Расчет мощности управления Руправл., потребляемой самой микросхемой при отсутствии нагрузки. Этот параметр определяется с помощью графика на рис. 4. Для напряжения питания 12 В собственная мощность потребления составляет 0,055 Вт.
Рис. 4. Зависимость мощности потребления NUD4001 от напряжения питания при отсутствии нагрузки
7. Расчет полной мощности Рполн., рассеиваемой на микросхеме NUD4001:
Рполн. = Руправл. + Pdriver = 0,055 Вт + 0,280 Вт = 0,335 Вт.
8. Сравнение рассчитанной полной мощности с максимально допустимой, приведенной на рис.
5. Полученная в результате расчета мощность 0,335 Вт (при 25°С) не превышает максимально допустимую. Если при определенной температуре окружающей среды рассчитанная рассеиваемая мощность превышает допустимую, то необходимо уменьшать выходной ток драйвера или включать микросхемы параллельно. В некоторых случаях изменение количества последовательно включенных светодиодов позволяет достичь меньшего падения напряжения Vdrop на микросхеме NUD4001. Изменение напряжения питания также позволяет снизить падение напряжения на выходном ключе светодиодного драйвера NUD4001, уменьшив при этом рассеиваемую мощность на микросхеме.
Рис. 5. Зависимость допустимой полной рассеиваемой мощности NUD4001 от температуры
Интересной особенностью драйвера NUD4001 является наличие вывода Boost, который дает возможность подключения внешнего силового транзистора для дополнительного увеличения суммарного выходного тока нагрузки.
Схема с внешним транзистором приведена на рис. 6. Подробный расчет параметров этой схемы приведен в статье по применению AND8198/D «Using the NUD4001 to Drive High Current LEDs», которую легко найти на сайте производителя http://www.onsemi.com/.
Рис. 6. Увеличение выходного тока с помощью внешнего транзистора
Другой способ увеличения выходного тока — параллельное включение драйверов NUD4001. Этот способ позволяет снизить рассеиваемую мощность на каждой микросхеме, что особенно актуально в автомобильных приложениях, где схема драйвера работает при повышенных температурах. Схема параллельного включения для питания светодиода током 550 мА при напряжении питания 13,5 В (аккумулятор автомобиля) приведена на рис. 7.
Рис. 7. Параллельное включение NUD4001 для получения выходного тока 550 мА
Эффективную регулировку яркости светодиодов можно осуществить с помощью ШИМ-регулирования, коммутируя подключения вывода GND-микросхемы драйвера к общему проводу.
Рис. 8. Управление драйвером NUD4001 с помощью ШИМ для регулировки яркости светодиодов
Для быстрого ознакомления с работой драйвера NUD4001 компания ON Semiconductor выпускает демонстрационную плату NUD4001DEVB. Плата позволяет провести эксперименты с регулировкой интенсивности свечения светодиодов при токе до 350 мА и измерить параметры схемы при разных режимах работы. Подробное описание и формулы для расчета схемы драйвера приведены в статье по применению AND8234/D «NUD4001 Dimming Ability Demonstration Board».
Более подробную информацию по рассмотренным в этой статье микросхемам драйверов светодиодов и демонстрационных плат можно найти на сайте производителя по адресу http://www.onsemi.com/
. Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: analog.
[email protected]
•••
Видео: Как это работает – NUD4001 — драйвер управления мощными светодиодами
Биржа ProСтанки
Добавлено: 16.02.2012 в 16:13
Продолжительность: 02:07
Все подразделения продаж компании «Чип и Дип» обслуживает единый распределительный центр – современный автоматизированный складской комплекс площадью 3000 кв.м. с обработкой до 40 000 наименований товара и отгрузкой в течение одних суток, а передовая система управления предприятием MBS AXAPTA, позволяет нам с высоким качеством обрабатывать большой поток заказов
Микросхема NUD4001, производства компании ON Semiconductor, представляет собой управляемый генератор тока до 0,5А. Драйвер может управлять цепочкой мощных светодиодов и использоваться в системах с различными напряжениями питания 5 , 12 или 24 В. С помощью внешнего резистора, подключаемого к выводам R EXT и V IN можно задать выходной ток NUD4001 в диапазоне 5…500 мА. При этом максимальное выходное напряжение может достигать 28В при входном напряжении 30В.
Внутренние цепи микросхемы поддерживают постоянство выходного тока во всем диапазоне температур и входного напряжения. Таким образом, удается добиться постоянства светового потока излучения светодиодов во время всего цикла разряда батареи питания.Особенностью драйвера NUD4001 является наличие вывода Boost, который обеспечивает возможность подключения внешнего силового транзистора для дополнительного увеличения суммарного выходного тока нагрузки. Коммутируя подключение вывода GND драйвера к общей шине, можно осуществлять ШИМ-регулирование яркости излучения светодиодов. Драйвер производится в корпусе SOIC-8 для температурного диапазона -40…125 C.Основное назначение драйвера – электронный балласт для автомобильных светодиодных ламп (габариты, поворотные фонари, стоп-сигналы, освещение салона). Входные цепи питания выдерживают броски напряжения до 60 В. Микросхема также может использоваться в качестве источника тока в недорогих зарядных устройствах для мобильной аппаратуры.
Комментарии
0Оставить комментарий
Интересные статьи партнеров
Гидроабразивная резка – объяснение процесса, преимущества и материалы [Часть 2]
Какие материалы можно сваривать лазерной сваркой?
Поставка дробилки для пластика, пластмасс, ПЭТ, пленки, поролона, литников, стекла и медицинских отходов СТДБ-60Р в Санкт-Петербург
Что такое отжиг пластмасс?
Ремонт волоконного лазерного станка для резки листового металла и труб XTC-1530WT/2000 Raycus в Воронеже
«Барби-сварщик» — скульптор по металлу из Нью-Йорка
5 причин использовать гидроабразивную резку
Ручные пилы: рекомендации по точности [Часть 2]
Похожее видео
NUD4001 — сильноточный драйвер светодиодов
%PDF-1.
4
%
1 0 объект
>
эндообъект
5 0 объект
/Title (NUD4001 — сильноточный светодиодный драйвер)
>>
эндообъект
2 0 объект
>
эндообъект
3 0 объект
>
эндообъект
4 0 объект
>
транслировать
приложение/pdf
МОП-транзистор — драйвер светодиодов PWM и NUD4001
спросил
Изменено 10 лет, 2 месяца назад
Просмотрено 654 раза
\$\начало группы\$
Сегодня я попытался собрать небольшую схему, которая в основном состоит из трех драйверов светодиодов NUD4001, трех n-канальных полевых транзисторов и светодиода RGB Power от SEOUL.
У меня нет готовых точных спецификаций, но основные характеристики следующие:
- NUD4001 (ОнСеми)
- полевой транзистор: 2,2 А (DS)
- Светодиодный индикатор питания RGB (Uf (красный) = 2,5 В, Imax = 400 мА)
Я попытался построить схему, очень близкую к Рисунку 9 — Конфигурация устройства для ШИМ, но вместо биполярного транзистора я использовал n-FET. Я также не заполнил Rext2, так как не понимаю его назначения. Я питаю схему только от 5 В и использую резистор 2 Ом для Rext1. Это дает Vdrop ниже 2,2 В, и рассеиваемая мощность должна быть в порядке. Сигнал ШИМ создается микросхемой AT32UC3B и имеет довольно высокую частоту (несколько кГц).
Добавил несколько упрощенные схемы: https://www.circuitlab.com/circuit/8bde88/nud4001_fet/ (Не обращайте внимания на AT32UC3, на самом деле это EVK1101 от Atmel, я просто хотел показать, откуда идет логический сигнал)
Теперь о проблеме:
Похоже, что ШИМ не дает результата ШИМ. У меня есть 8-битный ШИМ, где 255 — максимальное значение (всегда включено), а 0 — всегда выключено.
Я также проверил логический сигнал с помощью осциллографа, и он выглядит так, как ожидалось (я могу установить различные рабочие циклы и изменения сигнала).
Тем не менее, светодиод, похоже, не замечает изменения в логическом сигнале (я управляю вентилем полевого транзистора непосредственно с вывода GPIO, который настроен как выход).
Я могу переключить яркость с 255 на 20, и яркость светодиода кажется такой же. Если я выключаю его полностью, светодиод тоже гаснет.
Теперь, вы хоть представляете, что я делаю не так? Я могу предположить следующее:
- Частота ШИМ слишком высока, поэтому NUD4001 не может работать должным образом
- Я сделал ошибку при подключении полевого транзистора (Зачем Rext2?)
- светодиод
- МОП-транзистор
- ШИМ
- драйвер
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Хорошо, я немного исследовал это сегодня и обнаружил, что это работает, как и ожидалось, если я уменьшу частоту ШИМ до хороших 100 Гц.
