本文主要闡述了SiLM4228x系列 LED 驅(qū)動器的熱平衡功能及外部分流電阻的設計,并且通過實驗說明熱平衡功能在實際應用中的表現(xiàn)。
LED驅(qū)動器是LED照明系統(tǒng)中的關鍵組成部分,其性能對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率具有直接的影響。LED驅(qū)動器主要有兩種類型:線性穩(wěn)壓器(LDO)和 DC-DC調(diào)節(jié)器。數(shù)明半導體推出的SiLM4228x-AQ 系列獨立的三通道LED 驅(qū)動器采用的就是線性穩(wěn)壓器的方式。
與DC-DC調(diào)節(jié)器相比,線性穩(wěn)壓器通常只需要較少的外部元件,同時產(chǎn)生的噪聲相對較低,對信號的干擾也較小。然而,線性穩(wěn)壓器的工作效率相對較低。特別是在處理大電流時,LDO 的效率問題更加明顯,這會導致設備發(fā)熱嚴重。SiLM4228x-AQ系列集成了熱平衡功能,可以有效減少芯片的發(fā)熱,從而提升芯片穩(wěn)定性和使用壽命。
線性驅(qū)動芯器芯片功耗計算
為了了解SiLM4228x-AQ系列LED驅(qū)動器的熱平衡功能是如何實現(xiàn)的,首先需要了解線性驅(qū)動器芯片的功耗計算??梢酝ㄟ^輸入電壓(VIN)、LED驅(qū)動器輸出串聯(lián)LED的顆數(shù)(Series_LED_Count)、LED的驅(qū)動電流(ILED)、LED的前向壓降(VF)以及LED的通道數(shù)(NCH)來計算LED驅(qū)動器上產(chǎn)生的功耗。LED驅(qū)動器的總功耗計算公式如下:
以一個具體的示例來說明,當使用 SiLM4228x-AQ系列并關閉熱平衡功能來實現(xiàn)如下應用時:
1.輸入電壓VIN=12V
2.串聯(lián) LED 的顆數(shù)為2顆
3.LED的驅(qū)動電流ILED=120mA
4.LED的壓降VF=2.2V
此時SiLM4228x LED驅(qū)動器上承受的功耗將達到2.736W。如果無法做到良好的散熱,LED驅(qū)動器的結(jié)溫將會急速升高,從而影響芯片的穩(wěn)定性和使用壽命。
熱平衡功能的工作原理
SiLM4228x-AQ系列LED驅(qū)動器的熱平衡功能是通過優(yōu)化芯片設計,在LEDxA和LEDxB之間使用外部分流電阻器來共享IC封裝功率,通過在 PCB 板上散熱來靈活避免熱點的產(chǎn)生,實現(xiàn)智能化功率管理。
圖1. 具有熱平衡功能的典型應用圖
SiLM4228x-AQ為每個通道提供兩個電流輸出路徑。電流從電源流入SiLM4228x-AQ集成電流調(diào)節(jié)電路,并通過LEDxA和LEDxB引腳流向LED ,LEDxA和LEDxB引腳上的電流輸出是獨立調(diào)節(jié)的,以實現(xiàn)所需的總電流輸出。正常工作時,SiLM4228x-AQ總是盡可能多地調(diào)節(jié)輸出電流至LEDxB 引腳,直到LEDxB電流路徑達到飽和。
此時,若在LEDxB上串聯(lián)外部分流電阻器(RSHUNT),則芯片上的功耗就會被外部分流電阻分擔一部分,從而使芯片的功耗降低。LEDxA和LEDxB通道輸出電流的分配關系可以用如下計算公式進行計算,其中VLEDxB_sat為0.65V。
如下圖2. 顯示了輸出電流分配隨輸入電壓的變化曲線。
圖2. 輸出電流分配與輸入電壓的關系
外部分流電阻的選擇
LEDxB上串聯(lián)的外部分流電阻會最終決定LEDxA和LEDxB上的電流分布,所以可以按照將外部分流電阻上的功耗等于總功耗的50%的原則來選取外部分流電阻。外部分流電阻(RSHUNT)的選取公式如下:
為了驗證SiLM4228x-AQ系列LED驅(qū)動器的熱平衡功能,使用上面提到過的應用配置,則可以得到LEDxB上串聯(lián)的外部分流電阻為126.7Ω,實際應用中采用125Ω的外部分流電阻。此時各通道上的功耗隨輸入電壓的關系如下圖所示:
圖3. 單通道功耗隨輸入電壓的關系
此時,SiLM4228x LED驅(qū)動器上承受的功耗為1.62W,功耗降低了40%。實際應用中,通過合理的調(diào)節(jié)外部分流電阻器的大小,來減小SiLM4228x LED 驅(qū)動器上的功耗。
另外值得注意的時,在選取外部分流電阻時,我們應當時刻關注外部分流電阻上的功耗,根據(jù)功耗選取合適的封裝。此應用中所用的分流電阻承受的功耗為0.417W,外部分流電阻至少要用到2010的封裝(2010封裝貼片電阻的最大功率為0.75W)。外部分流電阻上的功耗可以采用如下公式進行計算:
實驗結(jié)果
實驗結(jié)果
在相同的輸入/輸出功率情況下,使用和未使用外部分流器的芯片溫升的差別如下圖所示。未使用熱平衡功能時,芯片的最高溫度達到了131.3℃,而在啟用熱平衡功能后,芯片表面溫度下降到了85.8℃。
圖4. 未使用外部分流器
圖5. 使用外部分流器
綜上所述,SiLM4228x-AQ系列獨立的三通道LED驅(qū)動器不僅具有線性穩(wěn)壓器的優(yōu)點,還通過集成熱平衡功能有效解決了效率低下時發(fā)熱嚴重的問題。它的成功應用將為LED照明系統(tǒng)帶來更穩(wěn)定、更高效、更長壽命的性能提升。
審核編輯:劉清
-
電阻器
+關注
關注
19文章
3689瀏覽量
61801 -
線性穩(wěn)壓器
+關注
關注
5文章
724瀏覽量
66462 -
led驅(qū)動器
+關注
關注
12文章
1084瀏覽量
72503 -
調(diào)節(jié)器
+關注
關注
5文章
809瀏覽量
46204 -
驅(qū)動電流
+關注
關注
0文章
79瀏覽量
15999
原文標題:應用筆記 丨 熱平衡功能在 SiLM4228x 中的應用
文章出處:【微信號:數(shù)明半導體,微信公眾號:數(shù)明半導體】歡迎添加關注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
發(fā)布評論請先 登錄
相關推薦
評論