LT3598: Circuito di pilotaggio per LED a sei stringhe

LT3598: Circuito di pilotaggio per LED a sei stringhe

Benvenuti alla presentazione del circuito di pilotaggio per LED Linear Technology LT3598 (datasheet). Lo scopo di questa presentazione è di fornire una visione d’insieme sui circuiti di pilotaggio LED LT3598 e discuterne le caratteristiche chiave e le loro applicazioni.

LT3598 – Caratteristiche

LT3598 è un convertitore in modalità boost funzionante a 45V, 2.5 MHz DC/DC progettato per funzionare come circuito di pilotaggio LED a corrente costante in grado di gestire fino a sei LED bianchi. Lo LT3598 può pilotare fino a sei stringhe di LED, ciascuna delle quali può contenere LED bianchi con corrente di funzionamento fino a 30mA collegati in serie, offrendo un’efficienza fino al 90%. Il range di tensioni accettate in ingresso varia da 3V a 30V.

Esso offre l’1.5% della corrente del LED corrispondente per assicurare una luminosità uniforme del display.

I rapporti di Dimming fino ad un massimo di 3.000:1 possono essere ottenuti utilizzando dimming di tipo True Color PWM. Un’architettura programmabile da 200 KHZ a 2.5 MHz in modalità corrente e con frequenza di lavoro fissa offre un funzionamento stabile su di un’ampia scala di alimentatori e di tensioni di uscita minimizzando la dimensione dei componenti esterni.

In aggiunta, la frequenza di switching è sincronizzabile con un clock esterno. Il package QFN di soli 4mm x 4mm migliorato termicamente risulta essere una soluzione con footprint molto compatto per applicazioni a retroilluminazione LED.

La sua capacità multicanale lo rende ideale per applicazioni che utilizzano TFT-LCD retroilluminati di medie dimensioni. La tensione di input varia da 3V a 30V e lo rende inoltre ideale per applicazioni automobilistiche ed industriali.

Lo LT3598 utilizza uno schema di controllo a frequenza costante e pick current mode per fornire un’eccellente regolazione della linea e del carico. Ogni stringa può pilotare fino a 30 mA con l’1.5% di accuratezza tra le stringhe. LT3598 possiede un convertitore boost integrato che converte la tensione di input in una tensione di output superiore in grado di pilotare i LED. Le stringhe di LED sono collegate a delle sorgenti di corrente il cui livello di corrente è impostato attraverso un resistore esterno collegato al pin ISET. Il loop di base utilizza un impulso proveniente da un’oscillatore interno per impostare il latch SR ed avviare lo switch di potenza NPN Q1 interno. Il segnale all’input non invertente del comparatore PWM (pendenza A2) è proporzionale alla somma della corrente di switch e della rampa dell’oscillatore.

Quando la pendenza supera VC (l’uscita dell’amplificatore gm) il comparatore PWM resetta il latch. Lo switch viene spento, facendo in modo che la corrente di induzione “sollevi” il pin SW ed attivi un diodo Schottky esterno collegato all’uscita.

La corrente dell’induttore scorre attraverso il diodo Schottky caricando il condensatore in uscita. Lo switch viene attivato nuovamente al prossimo ciclo di reset dell’oscillatore interno. Durante il funzionamento normale, la tensione VC controlla la corrente limite del peak switch, e quindi la corrente d’induzione disponibile ai LED in uscita.

LT3598_LED_driver_block_diagram

La corrente massima passante per i LED viene programmata piazzando un resistore tra il pin ISET e la messa a terra (RISET). Il resistore del pin ISET può essere scelto in un range che varia da 10k a 100k.

La corrente del LED viene impostata in base all’equazione mostrata. La corrente del LED può anche essere calibrata attraverso la programmazione del pin di tensione CTRL.

Con lo LT3598 possono essere utilizzati due differenti tipi di controllo del dimming. La corrente del LED può essere impostata modulando il pin CTRL o il pin PWM. Per alcune applicazioni, utilizzare una tensione DC variabile in grado di correggere la corrente del LED è preferibile rispetto al metodo di controllo della luminosità. La tensione del pin CTRL può essere modulata per impostare il dimming della stringa LED. Quando la tensione sul pin CTRL aumenta da 0V a 1.0V, la corrente del LED aumenta da 0 al livello di corrente programmato. Quando la tensione sul pin CTRL aumenta ulteriormente, non ci sono variazioni sulla corrente.

Lo LT3598 permette di programmare i LED in uscita per ottenere la corrente massima permessa rendendo possibile in ogni caso la protezione dei LED da correnti eccessive ad alte temperature. Questo risultato è ottenibile programmando una tensione sul pin CTRL con un coefficiente negativo di temperatura, utilizzando per lo scopo un divisore di resistenza con una resistenza dipendente dalla temperatura.

Dimming PWM

Per ottenere un dimming di tipo True Color, lo LT3598 fornisce un range di dimming fino a 3000:1. È possibile ottenere questo risultato permettendo che il duty cycle del pin PWM (connesso all’IC e ad uno switch interno in serie con il LED) venga ridotto dal 100% allo 0.1% per una frequenza di PWM pari a 100Hz (Figura 6).

Il dimming del duty cycle del PWM permette di mantenere costante il colore del LED durante tutta la fase di dimming. Quando il valore del pin PWM è basso, la modalità switching viene disabilitata e l’amplificatore di errori viene spento così che non possa pilotare il pin VC. Inoltre, tutti i carichi interni del pin VC vengono disabilitati in modo che lo stato del pin VC venga mantenuto sul condensatore esterno di compensazione. Questa caratteristica riduce il tempo di recupero da transizione. Quando l’input PWM transita nuovamente ad un livello alto, la corrente di peak switch ritorna al valore corretto.

Lo LT3598 utilizza il pin FB per fornire una protezione regolata per sovra-tensioni nel caso in cui tutte le stringhe di LED siano “aperte”. Un divisore di resistenza è collegato tra il pin VO_SW e la messa a terra come mostrato in precedenza. Esiste uno switch PMOS esterno tra la VOUT e VO_SW, che è controllato dal segnale PWM. La tensione in uscita dovrebbe essere impostata in modo da essere più alta della normale tensione di lavoro della stringa di LED. Durante il funzionamento normale, le tensioni dei pin da LED1 a LED6 vengono monitorate e vengono fornite informazioni di feedback al convertitore per consentire la regolazione della tensione in uscita in base alla corrente. Il loop massimo di regolazione delle uscite è attivato solo quando tutti i LED sono “aperti”.

L’operazione del loop termico è semplice. Con l’aumentare della temperatura ambientale, aumenta la temperatura interna della giunzione delle parti. Una volta che viene raggiunta la temperatura massima impostata per la giunzione, lo LT3598 inizia a ridurre linearmente la corrente del LED, per testare e mantenere questa temperatura.

Questo risultato può essere raggiunto solo quando la temperatura dell’ambiente rimane al di sotto della temperatura di giunzione massima desiderata. Se la temperatura ambientale continua ad aumentare anche sopra al valore massimo della temperatura di giunzione, la corrente dei LED verrà ridotta per arrivare a circa il 5% della corrente massima del LED. Pur essendo che questa opzione è creata con l’intento di proteggere lo LT3598, può essere anche utilizzata per ridurre la corrente del LED ad alte temperature. Poichè esiste una relazione diretta tra la temperatura dei LED e la temperature di giunzione dello LT3598, la funzione TSET fornisce anche una riduzione della corrente del LED ad alte temperature.

La frequenza di funzionamento nominale dello LT3598 è impostata utilizzando un resistore collegato tra il pin RT e la messa a terra e può essere controllata in un range che varia tra 200 kHz e 2.5 MHz.

Inoltre, l’oscillatore interno può essere sincronizzato con un clock esterno connesso al pin SYNC. Il pin RT non dovrebbe essere lasciato aperto. La selezione della frequenza di funzionamento ottimale dipende da svariati fattori. La dimensione dell’induttore viene ridotta in presenza di frequenze elevate, ma in questo caso l’efficienza cala drasticamente a causa di un serie di perdite durante i vari passi di switch. Infine, alcune applicazioni richiedono dei duty cycles molto elevati per pilotare un numero maggiore di LED utilizzando un’alimentazione inferiore. Basse frequenze di switching permettono dei migliori duty cycle operazionali e quindi il pilotaggio di un maggior numero di LED.

I progettisti devono selezionare i componenti passivi esterni adeguati per operare con lo LT3598. Esistono vari componenti e produttori che offrono soluzioni che possono essere utilizzate. Di seguito trovate elencate alcune considerazioni utili.

Se vengono applicate ai LED delle correnti elevate, svariate stringhe possono essere combinate abilitando la possibilità per lo LT3598 di pilotare fino a 2 stringhe di 10 LED a 90mA. Questo diagramma mostra come realizzare un circuito di pilotaggio alimentato a batterie per 20 LED.

Grazie per aver visionato questa presentazione sul circuito di pilotaggio LT3598. Nel caso vogliate maggiori informazioni o nel caso vogliate procedere all’acquisto di alcune di queste periferiche, potete o premere sul link dell’elenco parti, o semplicemente chiamare la nostra hotline. Per informazioni tecniche aggiuntive potete visitare il sito di Linear Technology.

Farnell
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