LED serijos ir lygiagrečių tvarkyklių grandinių analizė

Į LED apšvietimasDizainas, vairuotojo grandinės pasirinkimas tiesiogiai lemia ryškumo vienodumą, veikimo stabilumą ir bendrą eksploatavimo trukmę. Serija ir lygiagrečios konfigūracijos yra du pagrindiniai LED valdymo būdai. Nors jų principai gali atrodyti nesudėtingi, kiekvienas turi savo privalumų ir apribojimų. Šiame straipsnyje nagrinėjami LED serijos ir lygiagrečių skirtumųVairuotojo grandinės iš trijų perspektyvų-darbo principai, pagrindinės charakteristikos ir projektavimo iššūkiai-suteikdami inžinieriams aiškias atrankos gaires.

1. LED serijos konfigūracija

Serijinėje konfigūracijoje šviesos diodų skaičių riboja maksimali vairuotojo išėjimo įtampa. Pavyzdžiui, jei maksimali įtampa yra 40 V, nuosekliai jungiamų šviesos diodų skaičius priklauso nuo kiekvieno balto šviesos diodo tiesioginės įtampos. Paprastai tai leidžia nuosekliai valdyti maždaug 10–13 baltų šviesos diodų.

Varomoji srovė paprastai svyruoja nuo 10 mA iki 350 mA nuolat veikiant. Vienas iš pagrindinių šios konfigūracijos pranašumų yra tai, kad visi serijos šviesos diodai turi tą pačią srovę, todėl visa grandinė gali būti maitinama vienu srovės keliu.

Trūkumai

Kai PCB erdvė yra ribota-ypač didelės-galios konstrukcijose-, srovės tankis vario pėdsakuose gali tapti kritine problema. Be to, jei vienas baltas šviesos diodas sugenda serijinėje eilutėje, visi šviesos diodai užges.

Projektavimo požiūriu, jei nuosekliai yra n baltų šviesos diodų, maitinimo įtampa turi būti padidinta iki n × VF. Tam reikalinga padidinimo (-aukštesnio) keitiklio topologija. Naudojant induktorių, srovės rampa gali būti tiksliai valdoma, o tai padeda apriboti nekontroliuojamas pereinamąsias sroves ir sumažina EMI. Tipiška padidinimo topologija parodyta 1 paveiksle.

2. LED lygiagreti konfigūracija

Lygiagrečioje konfigūracijoje baltų šviesos diodų skaičių tam tikrame masyve riboja tvarkyklės paketo galimybės ir galimi jungties kaiščiai. Be to, kiekvienas šviesos diodas turi būti atskirai valdomas{1}}srovei, kad būtų užtikrintas tinkamas srovės atitikimas visame masyve, o tai labai svarbu norint užtikrinti nuoseklų veikimą konkrečiose programose.

Praktiškai dabartinis daugiau nei 10 % neatitikimas tarp dviejų baltų šviesos diodų gali pastebimai pabloginti spalvoto LCD vaizdo kokybę, kai šviesos diodai naudojami kaip foninio apšvietimo šaltinis.

Kitas lygiagrečios konfigūracijos pranašumas yra tai, kad ji gali panaudoti įkrovimo siurblio technologiją. Naudojant du keraminius kondensatorius, energiją galima perkelti iš baterijos į baltą LED masyvą. Įkrovimo siurblio LED tvarkyklės blokinė diagrama parodyta 2 paveiksle. Naudojant optimizuotą srovės-šaltinio konstrukciją, šio tipo tvarkyklė gali reguliuoti LED srovę nepriklausomai nuo tiesioginės įtampos ir įvesties tiekimo pokyčių, užtikrinant stabilų ir pastovų apšvietimą.

3. LED serijos ir lygiagrečių tvarkyklių grandinių palyginimas

Kuriant LED tvarkykles, paprastai atsižvelgiama į dvi pagrindines topologijos: padidinimo keitiklius ir įkrovimo siurblius. Norint pasirinkti vieną iš jų, reikia įvertinti visus atitinkamus projektavimo veiksnius.

Vienas svarbus įkrovimo siurblio baltų LED tvarkyklių parametras yra triukšmas. Kadangi kondensatoriai nuolat įkrauna ir išsikrauna, įkrovimo siurbliai linkę generuoti didelius srovės šuolius, kurie gali sukelti triukšmą sistemoje. Norint sušvelninti šį poveikį, reikalingas didelio-našumo įvesties filtravimas.

Priešingai, induktoriai{0}}pagrįsti stiprinimo keitikliai gali generuoti elektromagnetinius trukdžius (EMI) dėl induktorių. Daugeliu atvejų perjungimo dažnio reguliavimas gali padėti sumažinti trikdžius, nors optimalus dažnis priklauso nuo keitiklio veikimo sąlygų.

Išvada

Nėra absoliutaus „geresnio“ pasirinkimo tarp serijinių ir lygiagrečių konfigūracijų{0}}optimalus sprendimas priklauso nuo konkrečių taikymo ir dizaino reikalavimų.

Serijos konfigūracijos pasižymi dabartiniu nuoseklumu ir EMI valdomumu, todėl jos puikiai -tinka vidutinės- ir didelės-galios apšvietimo programoms, kurioms reikalingas didelis vienodumas. Kita vertus, lygiagrečios konfigūracijos turi pranašumų, pvz., žemos įtampos veikimą, geresnį atsparumą gedimams ir kompaktišką dydį, todėl jos labiau tinka plataus vartojimo elektronikai ir nešiojamiesiems įrenginiams.

Aiškus pagrindinių abiejų topologijų ypatybių supratimas-ir praktiniai inžineriniai apribojimai-įgalina dizainerius kurti aukštos-kokybės produktus, kurie išlaiko tinkamą našumo ir kainos pusiausvyrą.