本文主要阐述了Si LM 4 2 2 8 x系列L E D驱动器的热平衡功能及外部分流电阻的设计,并且通过实 验说明热平衡功能在实际应用中的表现。
👆查看更多目录👆LED 驱动器
LED 驱动器是 LED 照明系统中的关键组成部分,其性能对整个系统的稳定性和效率具有直接的影响。LED 驱动器主要有
两种类型:线性稳压器(LDO)和 DC-DC 调节器。数明半导体推出的 SiLM4228x-AQ 系列独立的三通道 LED 驱动器采用的
就是线性稳压器的方式。与 DC-DC 调节器相比,线性稳压器通常只需要较少的外部元件,同时产生的噪声相对较低,对
信号的干扰也较小。然而,线性稳压器的工作效率相对较低。特别是在处理大电流时,LDO 的效率问题更加明显,这会
导致设备发热严重。SiLM4228x-AQ 系列集成了热平衡功能,可以有效减少芯片的发热,从而提升芯片稳定性和使用寿 命。线性驱动器芯片功耗计算
为了了解
SiLM4228x-AQ 系列 LED 驱动器的热平衡功能是如何实现的,首先需要了解线性驱动器芯片的功耗计算。可以
通过输入电压(VIN)、LED 驱动器输出串联 LED 的颗数(Series_LED_Count)、LED 的驱动电流(ILED)、LED
的前向压降 (VF)以及 LED 的通道数(NCH)来计算 LED 驱动器上产生的功耗。LED 驱动器的总功耗计算公式如下:以一个具体的示例来说明,当使用 SiLM4228x-AQ 系列并关闭热平衡功能来实现如下应用时:此时 SiLM4228x LED 驱动器上承受的功耗将达到 2.736W。如果无法做到良好的散热,LED 驱动器的结温将会急速升高, 从而影响芯片的稳定性和使用寿命。热平衡功能的工作原理
SiLM4228x-AQ 系列 LED 驱动器的热平衡功能是通过优化芯片设计,在 LEDxA 和 LEDxB 之间使用外部分流电阻器来共 享 IC 封装功率,通过在 PCB 板上散热来灵活避免热点的产生,实现智能化功率管理。SiLM4228x-AQ
为每个通道提供两个电流输出路径。电流从电源流入SiLM4228x-AQ 集成电流调节电路,并通过LEDxA 和 LEDxB 引脚流向 LED
,LEDxA 和 LEDxB 引脚上的电流输出是独立调节的,以实现所需的总电流输出。正常工作时, SiLM4228x-AQ
总是尽可能多地调节输出电流至 LEDxB 引脚,直到 LEDxB 电流路径达到饱和。此时,若在 LEDxB 上串
联外部分流电阻器(RSHUNT),则芯片上的功耗就会被外部分流电阻分担一部分,从而使芯片的功耗降低。LEDxA 和 LEDxB
通道输出电流的分配关系可以用如下计算公式进行计算,其中VLEDxB_sat为0.65V。外部分流电阻的选择
LEDxB 上串联的外部分流电阻会最终决定 LEDxA 和 LEDxB 上的电流分布,所以可以按照将外部分流电阻上的功耗等于 总功耗的50%的原则来选取外部分流电阻。外部分流电阻(RSHUNT)的选取公式如下:为了验证 SiLM4228x-AQ 系列 LED 驱动器的热平衡功能,使用上面提到过的应用配置,则可以得到LEDxB上串联的外部 分流电阻为126.7Ω,实际应用中采用125Ω的外部分流电阻。此时各通道上的功耗随输入电压的关系如下图所示:此时,SiLM4228x LED 驱动器上承受的功耗为 1.62W,功耗降低了 40%。实际应用中,通过合理的调节外部分流电阻器 的大小,来减小 SiLM4228x LED 驱动器上的功耗。另外值得注意的时,在选取外部分流电阻时,我们应当时刻关注外部分流电阻上的功耗,根据功耗选取合适的封装。此 应用中所用的分流电阻承受的功耗为
0.417W,外部分流电阻至少要用到 2010 的封装(2010 封装贴片电阻的最大功率为
0.75W)。外部分流电阻上的功耗可以采用如下公式进行计算:实验结果
在相同的输入/输出功率情况下,使用和未使用外部分流器的芯片温升的差别如下图所示。未使用热平衡功能时,芯片 的最高温度达到了131.3℃,而在启用热平衡功能后,芯片表面温度下降到了85.8℃。综上所述,SiLM4228x-AQ 系列独立的三通道 LED 驱动器不仅具有线性稳压器的优点,还通过集成热平衡功能有效解决 了效率低下时发热严重的问题。它的成功应用将为 LED 照明系统带来更稳定、更高效、更长寿命的性能提升。