Circuitul driverului LED-Backlight de afișare automată folosind LP8864-Q1

Practic, este făcut pentru a alimenta eficient LED -urile din mașina dvs.

Are aceste patru chiuvete curente de înaltă precizie care fac ceva numit schimbarea fazelor. Ceea ce este îngrijit este că această schimbare de fază se ajustează automat pe baza câte canale folosim de fapt. Deci este flexibil în funcție de configurare.

Putem controla luminozitatea LED -ului într -un mod mare folosind interfața I²C sau intrarea PWM. Gândiți -vă la el ca și cum ar avea un comutator mai slab, dar mult mai precis.

Controlerul Boost are, de asemenea, acest lucru adaptativ, acolo unde controlează tensiunea de ieșire pe baza tensiunilor de cameră ale chiuvetei de curent LED.

Ceea ce face acest lucru este super deștept: reduce consumul de energie electrică, modificând tensiunea de impuls pentru a fi suficient pentru ceea ce avem nevoie. Totul este să fii eficient. În plus, LP8864-Q1 are o frecvență reglabilă cu gamă largă, care îl ajută să evite încurcarea cu banda radio AM. Nimeni nu vrea static când ascultă melodii.

Și sunt mai multe! LP8864-Q1 poate face întunecare PWM hibridă și întunecare a analogică. Acest lucru este excelent, deoarece scade EMI (interferențe electromagnetice), face ca LED -urile să dureze mai mult și face ca întregul sistem optic să fie mai eficient.

Diagrama blocului funcțional

Detalii de pinut

Tabelul 4-1. Funcții PIN HTTSP

Tabelul 4-2. Funcții PIN QFN

Evaluări maxime absolute

(Valabil pe intervalul de temperatură cu aer liber care funcționează, cu excepția cazului în care se specifică altfel)

Note:

1. Depășirea acestor evaluări maxime absolute poate duce la deteriorarea permanentă a dispozitivului. Aceste limite nu indică intervalul funcțional de funcționare. Funcționarea dincolo de condițiile recomandate poate reduce fiabilitatea, performanța impactului sau, scurtarea duratei de viață.
2. Valorile tensiunii sunt măsurate în raport cu pinii GND.
3. Pentru aplicații cu disipare a puterii ridicate și rezistență termică, temperatura ambiantă poate necesita deratare. Temperatura ambientală maximă (T_A-Max) este influențată de limita de temperatură a joncțiunii (T_J-Max = 150 ° C), disiparea puterii (P), rezistența termică a joncțiunii la bord și gradientul de temperatură (ΔT_BA) între placa sistemului și aerul înconjurător. Relația este:
   T_a-max = t_j-max-(θ_jb × p)-Δt_ba
4. Dispozitivul include un mecanism de oprire termică internă, pentru a preveni supraîncălzirea. Oprirea are loc aproximativ T_J = 165 ° C. și reia funcționarea normală, când T_J = 150 ° C. .

Condiții de operare recomandate

(Valabil pe intervalul de temperatură cu aer liber care funcționează, cu excepția cazului în care se specifică altfel)

Note:

1. Toate valorile de tensiune sunt referite la pinii GND.

Diagrama circuitului

Descriere detaliată

Bine, deci LP8864-Q1 este acest driver LED de înaltă eficiență, care este perfect pentru lucrurile auto. Vorbim lucruri precum acele afișaje de infotainment fanteziste, grupurile de instrumente din mașina dvs. și chiar afișaje cu cap (HUDS), plus alte sisteme de iluminare cu LED-uri.

Practic, dacă luminează ceva în mașină, acest cip ar putea fi în spatele ei.

Acum, în mod implicit, puteți controla cât de luminoase utilizează LED -urile o intrare PWM care este destul de standard. Dar obțineți acest lucru, puteți regla și luminozitatea prin interfața I2C, ceea ce vă oferă o flexibilitate suplimentară.

Pentru configurarea lucrurilor, avem aceste rezistențe externe pe care le conectați la pini specifici - BST_FSET, PWM_FSET și ISET. Aceste rezistențe vă permit să setați parametrii cheie precum frecvența de impuls, frecvența PWM LED și cât de mult curent merge la acele șiruri LED.

De asemenea, există acest pin int care este ca un reporter de eroare. Dacă ceva nu merge bine, vă va anunța și puteți șterge starea fie prin interfața I2C, fie automat atunci când Pinul En este scăzut.

Acest cip se referă la acea pură întunecare a PWM și are șase șoferi cu curent LED, fiecare împingând până la 200mA. Dar aici este locul în care devine versatil, puteți jigni aceste ieșiri împreună dacă aveți nevoie să conduceți LED-uri cu curent superior.

Rezistența ISET stabilește curentul de șofer maxim LED și îl puteți regla și mai departe folosind registrul LEDX_Current controlat de I2C [11: 0].

Rezistența PWM_FSET este ceea ce utilizați pentru a seta frecvența PWM de ieșire LED în timp ce rezistența LED_SET vă spune câte șiruri LED sunt active. În funcție de modul în care îl configurați, dispozitivul ajustează automat schimbarea fazelor.

De exemplu, dacă vă aflați într-un mod cu patru coarde, fiecare ieșire se schimbă în fază cu 90 de grade (360 °/4). Și nu uitați, orice ieșiri pe care nu le utilizați trebuie să fie legate de GND care să le dezactiveze și să se asigure că nu se încurcă cu controlul tensiunii adaptive sau să provoace nicio alertă de eroare falsă LED.

Pentru a menține totul în funcțiune eficient, există un divizor de rezistență între Vout și știftul FB care stabilește tensiunea maximă de impuls.

Partea rece este că dispozitivul urmărește constant tensiunile șirurilor active LED și ajustează tensiunea de impuls la cel mai mic nivel de care are nevoie. Puteți seta frecvența de comutare a impulsului oriunde de la 100kHz la 2,2 MHz folosind rezistența BST_FSET.

În plus, are o caracteristică de pornire soft pentru a menține extragerea curentă de la sursa de alimentare scăzută atunci când începe. Și poate gestiona chiar și un FET extern de linie de alimentare pentru a opri scurgerea bateriei atunci când este oprit, oferindu-vă, de asemenea, o anumită protecție împotriva izolării și a defecțiunilor.

LP8864-Q1 este un dispozitiv remarcabil, care este încărcat cu multe capacități de detectare a erorilor atunci când vine vorba de asigurarea fiabilității și protecției sistemului. Să intrăm în detaliile a ceea ce face acest șofer atât de robust!

Caracteristici cuprinzătoare de detectare a erorilor:

Detectarea șirurilor cu LED -uri deschise sau scurtate: Această caracteristică este crucială, deoarece identifică eventualele defecțiuni în șirurile LED care împiedică încălzirea excesivă care ar putea apărea dacă există un scurtcircuit deschis sau scurt. Aceasta înseamnă că ne putem feri sistemele de daune potențiale din cauza LED -urilor defecte.

Detectarea LED -urilor scurtate la sol: Monitoarele LP8864-Q1 pentru situațiile în care LED-urile ar putea, din neatenție, scurte la sol, care este un alt strat de siguranță pe care ne putem baza.

Monitorizarea valorilor rezistenței externe: Urmărește rezistențele externe conectate la diverse pini precum ISET, BST_FSET, PWM_FSET, LED_SET și MODE. Dacă vreun rezistență iese din raza de acțiune, vom fi anunțați să ne permitem să luăm măsuri corective înainte de escaladarea problemelor.

Protecție împotriva circuitului de impulsuri: Această caracteristică de garanție împotriva supracurentului și a condițiilor de supratensiune în convertorul de impuls, asigurându -se că circuitele noastre funcționează în limite sigure.

Protecția subvenții pentru dispozitiv (VDD UVLO): LP8864-Q1 monitorizează continuu tensiunea la pinul VDD. Dacă detectează condiții de joasă tensiune, putem preveni funcționarea defectuoasă înainte de a începe chiar.

Protecție de supratensiune pentru intrarea VIN (VIN OVP): Simte tensiunea excesivă la pinul VSsense_P, care ajută la protejarea dispozitivului nostru de daune potențiale din cauza vârfurilor de înaltă tensiune.

Protecția subvenții pentru intrarea VIN (VIN UVLO): Similar cu omologul său VDD, această caracteristică detectează condiții de joasă tensiune prin intermediul pinului UVLO, adăugând un strat suplimentar de securitate pentru puterea noastră de intrare.

Protecție la supracurent pentru intrarea VIN (VIN OCP): Prin monitorizarea diferenței de tensiune între pinii VSsense_P și VSENSE_N, ne ajută să detectăm o tragere excesivă de curent, care este crucială pentru menținerea integrității operaționale.

Caracteristici principale

Interfață de control:

Ro (activați intrarea): gândiți-vă la acest lucru ca la comutatorul de pornire/oprire pentru LP8864-Q1. Când tensiunea de la pinul En depășește un anumit punct (Venih), atunci dispozitivul se ridică. Când scade sub un alt punct (Venil), se oprește. Când este pornit, atunci toate lucrurile interne încep să funcționeze.

PWM (modularea lățimii pulsului): Acesta este modul implicit de a controla luminozitatea chiuvetelor curente. Practic, ajustează ciclul de datorie pentru a întuneca sau a lumina LED -urile.

Int (întrerupe): Aceasta este ca o alarmă de eroare. Este o ieșire cu scurgere deschisă care ne spune când ceva nu merge bine.

SDA și SCL (interfața I2C): Acestea sunt datele și liniile de ceas pentru interfața I2C. Le folosim pentru a controla luminozitatea chiuvetelor curente și pentru a citi înapoi orice condiții de defecțiune pentru diagnosticare.

BST_SYNC: Acest pin este pentru frecvența de comutare a convertorului Boost. Îl puteți alimenta un semnal de ceas extern pentru a controla modul de ceas Boost.

Dispozitivul detectează automat un ceas extern la pornire. Dacă nu există un ceas extern, atunci folosește propriul său ceas intern.

Puteți lega, de asemenea, acest pin de VDD pentru a activa o funcție de spectru de răspândire a impulsului sau pentru a -l lega de GND pentru a -l dezactiva.

Pinul ISET: folosim acest lucru pentru a seta nivelul maxim curent pentru fiecare șir LED.

Setarea funcției:

BST_FSET PIN: Utilizați acest lucru pentru a seta frecvența de comutare a impulsului conectând un rezistor între acest pin și sol.

Pwm_fset Pin: Aceasta setează frecvența de întunecare a ieșirii LED -ului PWM folosind un rezistor la sol.

Pinul de mod: acest pin stabilește modul de întunecare folosind un rezistor extern la sol.

Pin led_set: Utilizați acest lucru pentru a configura configurarea LED -ului cu un rezistor la sol.

Pinul ISET: acest lucru stabilește nivelul maxim de curent LED pe pinul outx.

Furnizarea dispozitivului (VDD):

Pinul VDD furnizează energie tuturor părților interne ale LP8864-Q1. Puteți utiliza fie o alimentare de 5V sau 3.3V, de obicei dintr -un regulator liniar sau un convertor DC/DC, asigurându -vă că poate gestiona cel puțin 200mm de curent.

Activare (en):

LP8864-Q1 se activează numai atunci când tensiunea la pin este peste un anumit prag (Venih) și se dezactivează atunci când tensiunea scade sub un alt prag (Venil).

Toate componentele analogice și digitale devin active odată ce LP8864-Q1 este activat prin intermediul pinului. Dacă pinul EN nu este activ, atunci interfața I2C și detectarea defectelor nu vor funcționa.

Pompă de încărcare

Acum să verificăm cum putem gestiona situația pompei de încărcare în configurarea noastră. Practic, avem o pompă de încărcare reglementată integrată, care poate fi un activ real pentru furnizarea unității de poartă pentru FET extern al controlerului Boost. Iată scoop:

Deci, lucrul mișto este că această pompă de încărcare poate fi activată sau dezactivată automat. Se referă dacă VDD și pinul CPUMP sunt conectate între ele. Dacă tensiunea la VDD este mai mică de 4,5V, atunci pompa de încărcare începe pentru a genera o tensiune de poartă de 5V. Aceasta este ceea ce avem nevoie pentru a conduce acel FET de comutare a impulsului extern.

Acum, dacă vom folosi pompa de încărcare, atunci va trebui să facem un condensator de 2,2 pf între pinii C1N și C1P. Acest lucru îl ajută să -și facă treaba.

Pe partea flip, dacă nu avem nevoie de pompa de încărcare, atunci nu există griji! Putem lăsa neconectate pinii C1N și C1P. Amintiți -vă doar să legați pinii CPUMP de VDD.

Indiferent dacă folosim pompa de încărcare sau nu, avem nevoie de un condensator CPUMP de 4,7 µF care stochează energie pentru șoferul porții. Este foarte important ca acest condensator CPUMP să fie utilizat în ambele scenarii (pompa de încărcare activată sau dezactivată) și dorim să o plasăm cât mai aproape de uman posibil pentru pinii CPUMP.

Practic, dacă pompa de încărcare este activată, atunci avem câțiva biți de stare care ne pot oferi câteva informații utile.

În primul rând, avem bitul CPCAP_STATUS. Acest tip ne spune dacă a fost detectat un condensator de muște. Este ca o mică confirmare că totul este conectat corect.

În continuare, există bitul CP_STATUS. Acesta ne arată starea oricărei defecțiuni ale pompei de încărcare. Dacă ceva nu merge bine cu pompa de încărcare, acest bit ne va anunța. Și, de asemenea, generează un semnal INT care este ca o alertă că ceva are nevoie de atenția noastră.

Acum este o caracteristică utilă: dacă nu dorim ca defectul pompei de încărcare să provoace o întrerupere pe pinul int, atunci putem folosi bitul CP_INT_EN pentru a-l preveni. Acest lucru poate fi util dacă dorim să gestionăm defectul într -un mod diferit sau dacă nu dorim să fim întrerupți constant de acesta.

Boost Converter Stage

Deci, practic, vorbim despre un controler de impuls, care este ca un dispozitiv de pas pentru tensiunea în circuite. Mai exact, LP8864-Q1 folosește controlul în modul curent pentru a gestiona această conversie DC/DC Boost, care este modul în care obținem tensiunea potrivită pentru LED-uri.

Conceptul Boost funcționează folosind o topologie controlată în modul curent și are acest lucru de limită curentă cu ciclu cu ciclu. Urmărește curentul folosind un rezistor de sens care este agățat între ISNS și ISNSGND.

Dacă folosim un rezistor de sens de 20mΩ, atunci ne uităm la o limită de curent de 10A cu ciclu. În funcție de ceea ce facem, acel rezistor de sens ar putea fi oriunde de la 15mΩ la 50mΩ.

De asemenea, putem seta tensiunea maximă de impuls folosind un divizor extern de rezistență FB-PIN care este conectat între Vout și FB.

La BST_FSET, o rezistență externă permite reglarea frecvenței de comutare a impulsului între 100kHz și 2,2 MHz, așa cum este prezentat în tabelul următor. O rezistență precisă de 1% este necesară pentru a garanta funcționarea corectă.

Sporiți limita de curent cu ciclu cu ciclu

Tensiunea care există între ISNS și ISNSGND joacă un rol crucial aici, deoarece este utilizată atât pentru detectarea curentă a Controllerului DC/DC Boost, cât și pentru setările pentru limita de curent ciclu după ciclu.

Acum, când atingem acea limită de curent ciclu după ciclu, controlerul va opri imediat MOSFET de comutare. Apoi, în următorul ciclu de comutare, îl va porni din nou. Acest mecanism acționează ca o garanție comună pentru toate componentele DC/DC înrudite, cum ar fi inductor, dioda Schottky și comutarea MOSFET, asigurându -se că curentul nu depășește limitele lor maxime.

Și această limită de curent cu ciclu cu ciclu nu va da naștere la nicio defecțiuni din dispozitiv.

unde, visns = 200mv

Controller Min On/Off Durata

Tabelul de mai jos arată cel mai scurt timp posibil de pornire/oprire pentru controlerul DC/DC. Dispunerea sistemului trebuie să acorde o atenție deosebită timpului minim. Timpurile în creștere și în scădere a nodului SW se presupune a fi mai mari decât perioada minimă de oprire pentru a împiedica MOSFET să nu fie oprit de controler.

Stimulați controlul tensiunii adaptive

Controlul tensiunii adaptive Boost cu convertorul LP8864-Q1 Boost DC/DC este responsabil pentru generarea tensiunii anodului pentru LED-urile noastre. Când totul funcționează fără probleme, atunci tensiunea de ieșire a impulsului se reglează automat în funcție de tensiunile de cameră ale curentului cu curent LED. Această caracteristică utilă este cunoscută sub numele de control adaptiv Boost.

Pentru a seta numărul de ieșiri LED pe care dorim să le folosim, folosim pur și simplu pinul LED_SET. Doar ieșirile LED -uri active sunt monitorizate pentru a gestiona această tensiune de impuls adaptivă. Dacă șiruri LED se confruntă cu defecțiuni deschise sau scurte, atunci acestea sunt excluse prompt din bucla de control a tensiunii adaptive, asigurându -ne că menținem performanțe optime.

Bucla de control urmărește cu atenție tensiunile pinului șoferului LED și dacă oricare dintre ieșirile LED -ului se scufundă sub pragul VHETHOOM, atunci crește tensiunea de impuls. În schimb, dacă oricare dintre aceste ieșiri ajunge la pragul VHEADroom, atunci tensiunea de impuls este redusă în consecință. Pentru o reprezentare vizuală a modului în care funcționează această scalare automată pe baza tensiunii Outx-Pin, Vheadroom și Vheadroom_HYS, ne putem referi la figura de mai jos.

Divizorul rezistiv compus din R1 și R2 joacă un rol crucial prin definirea atât a nivelurilor minime, cât și a celor maxime pentru tensiunea de impuls adaptivă. Interesant este că circuitul de feedback funcționează în mod constant atât în ​​topologii de impuls, cât și în sepa. Când alegem tensiunea noastră maximă de impuls, atunci este esențial să se bazeze această decizie pe specificația maximă a tensiunii șirului LED; Avem nevoie de cel puțin 1V mai mare decât acest maxim pentru a ne asigura că chiuveta noastră actuală funcționează corect.

Înainte de activarea driverelor LED, inițiem o fază de pornire în care impulsul atinge nivelul inițial - aproximativ la 88% din intervalul cuprins între tensiunile minime și cele maxime de impuls. Odată ce canalele noastre de șofer LED sunt în funcțiune, atunci creșterea tensiunii de ieșire continuă să se ajusteze automat pe baza tensiunilor de pin OUTX.

În plus, divizorul de rezistență la pinul FB este esențial în scalarea nu doar a nivelului de protecție de supratensiune (OVP) și a nivelului de protecție la supracurent (OCP), dar gestionează și nivelurile de scurtcircuit în aplicații precum HUD-uri.

Divizor FB care folosește tehnica cu două rezistențe

Tensiunea de ieșire a impulsului și solul sunt conectate printr-un circuit de divizor cu două resustor într-o configurație standard FB-PIN.

Ecuația de mai jos poate fi utilizată pentru a calcula cea mai mare tensiune de impuls. Atunci când șirurile LED întregi rămân deconectate sau în timp ce efectuați detectarea șirului deschis, se poate obține tensiunea maximă de impuls.

VBOOST_MAX = ISEL_MAX × R1 + ((R1 / R2) + 1) × VREF

unde

• Vref = 1.21v
• ISEL_MAX = 38.7 µA
• R1 / R2 Gama normală recomandată este de 7 ~ 15

Tensiunea minimă a șirului LED trebuie să fie mai mare decât tensiunea minimă de impuls. Această ecuație este utilizată pentru a determina tensiunea minimă de impuls:

VBOOST_MIN = ((R1 / R2) + 1) × VREF

unde

• Vref = 1.21v

Controlerul Boost nu mai comută FET -ul Boost și stabilește bitul BSTOVPL_STATUS atunci când se ating nivelul de Boost OVP_LOW. De -a lungul acestei stări, driverele LED rămân operaționale, iar atunci când nivelul de ieșire a impulsului scade, impulsul trece din nou la modul său obișnuit. Tensiunea actuală a impulsului provoacă o schimbare dinamică a pragului de joasă tensiune a impulsului OVP. Ecuația de mai jos poate fi utilizată pentru calcularea acesteia:

VBOOST_OVPL = VBOOST + ((R1 / R2) + 1) × (VFB_OVPL - VREF)

unde

• Vfb_ovpl = 1.423v
• Vref = 1.21v

Controlerul Boost trece la modul de recuperare a erorilor și stabilește bitul bstovph_status odată ce nivelul OVP_HIGH a Boost este atins. Următoarea ecuație este utilizată pentru a determina pragul de înaltă tensiune Boost OVP, care variază, de asemenea, dinamic cu tensiunea de impuls curentă: