Светодиодные линейные драйверы серии NSI45/50XXX от ON Semiconductor


PDF версия

Компания ON Semiconductor выпускает широкую номенклатуру светодиодных драйверов с использованием различных технологий преобразования энергии. В данной статье дан обзор новинок линейных светодиодных драйверов серии NSI45XXX и NSI50XXX, разработанных компанией ONSEMI за последнее время.

Линейный генератор тока является самым простым прибором, обеспечивающим стабильные характеристики свечения светодиода в широком диапазоне питающих напряжений и температуры окружающей среды. Линейные драйверы светодиодов используются в тех случаях, когда напряжение питания заведомо больше падения напряжения на линейке питаемых светодиодов. Основные достоинства драйверов такого типа — простота, дешевизна, а также отсутствие высокочастотных помех при работе. При удачном сочетании питающего напряжения и схемы включения светодиодов достигаемая эффективность не намного хуже эффективности индуктивных и емкостных драйверов. Поэтому спрос на линейные драйверы остается. А в отдельных приложениях по соотношению цена/качество они сохраняют преимущество по сравнению с индуктивными и емкостными драйверами. Во многих применениях, например в автомобильном секторе, эффективность использования энергии менее важна, чем цена. В секторе линейных драйверов можно выделить драйверы-двухполюсники с фиксированным значением тока, трехполюсники с регулируемым током и многоканальные драйверы. Выходы линейных драйверов представляют собой генератор тока. Стабильный ток в широком диапазоне входных напряжений обеспечивает постоянную яркость и долговечность светодиодов.

Линейные регуляторы тока серии NSI45/50xx

Данную серию линейных драйверов разработала компания Semiconductor Components Industries, являющаяся подразделением ON Semi с декабря 2004 г. Разработки подразделения компании Semiconductor Components Industries имеют префиксы NSI и NCL, NUD, NLSF, NCP.
В линейных регуляторах серии NSI45/50xx используется патентованная технология
Self-Biased Transistor (SBT), обеспечивающая регулировку тока в широком диапазоне входных напряжений до 45 В. В регулирующем элементе используется отрицательный температурный коэффициент, что обеспечивает защиту светодиодов от перегрева, а также от повышенных напряжений и тока. Со стороны анодной цепи регулятора имеется защита от импульсных бросков напряжения. Импульсные помехи по цепям питания характерны для таких областей применения как автомобильный и промышленный сектор. Все микросхемы имеют широкий рабочий температурный диапазон –55…150°С. Поскольку при работе на корпусе линейных стабилизаторов тока рассеивается большая мощность, то микрокорпусных исполнений не предполагается.
По сути, во всех микросхемах серии NSI45xx используется один и тот же кристалл. Для драйверов с фиксированным током номинал тока задается встроенным резистором в технологической операции. А для драйверов с регулируемым током имеется вывод регулировки тока. Ток задается внешним резистором. Три типа корпусов (SOD-123, SOT-223, DPAK-4) обеспечивают разные уровни рассеиваемой мощности.
Цена микросхем определяется, в основном, ценой корпуса. Самые дешевые корпуса — SOD123. Более дорогие драйверы обеспечивают регулировку тока и в корпусе DPAK-4. Уровень цен на линейные регуляторы NSI45/50XX сопоставим с уровнем цен для мощных SMD-резисторов, которые традиционно используются как простейший вариант генератора тока для маломощных светодиодов. 

 

Таблица 1. Основные параметры линейных светодиодных драйверов

Тип прибора

Регулировка тока

Диапазон тока, мА

Корпус

Рассеиваемая мощность на корпусе, Вт

Макс.
напряжение, В

NSI50010YT1G

Фикс. ток

10 ±10%

SOD-123

0,46

50

NSI45020AT1G

Фикс. ток

20 ±10%

SOD-123

0,46

45

NSI45020JZT1G

Есть

20…40 ±15%

SOT-223

1,5

45

NSI45025AT1G

Фикс. ток

25 ±10%

SOD-123

0,46

45

NSI45025AZT1G

Фикс. ток

25 ±10%

SOT-223

1,4

45

NSI45030AT1G

Фикс. ток

30 ±10%

SOD-123

0,46

45

NSI45030AZT1G

Фикс. ток

30 ±10%

SOT-223

1,4

45

NSI45060DDT4G

Есть

40…100 ±15%

DPAK-4

2,7

45

NSI45090DDT4G

Есть

90…160 ±15%

DPAK-4

2,7

45

 

Система обозначений микросхем

NSI — префикс разработки подразделения Semiconductor Components Industries;
45/50 — название семейства линейных драйверов;
10/20/25/30/60/90 — номинальный ток драйвера;
J — наличие вывода для установки тока;
AT — корпус SOD-123;
ZT — корпус SOT-223;
DDT4 — корпус DPAK-4.

Схемы включения линейных драйверов

Семейство драйверов NSI45/50xx обеспечивает управление маломощными светодиодами с рабочими токами 10–160 мА. Драйверы всех типов семейства допускают параллельное включение для увеличения суммарного тока. Возможность параллельного включения нескольких драйверов обеспечивает увеличение тока в цепи светодиода до 400–600 мА. С помощью мощных драйверов типа NSI45090DDT4G обеспечивается управление светодиодами мощностью 1–3 Вт. На рисунке 1 показаны типовые схемы включения линейных драйверов с регулировкой тока.
Слева на этом рисунке показана топология с несколькими цепочками светодиодов, в каждой из которых ток задается отдельным генератором тока. Справа показано параллельное объединение нескольких стабилизаторов для увеличения тока в цепочке светодиодов.

 

Рис. 1. Типовые схемы включения линейных драйверов с цепью установки тока

В примере схемы используются сверхъяркие светодиоды «Пиранья» HF3-R5570 красного свечения, рассчитанные на номинальный ток 20–60 мА и имеющие яркость 1 лм при токе 20 мА.
При питании цепочки из трех светодиодов с током 100 мА падение напряжения на драйвере составляет 3–5 В. Рассеиваемая мощность на корпусе одной микросхемы — 0,3–0,5 Вт. При токе 20–30 мА мощность рассеивания равна 0,1–0,2 Вт. В этом случае можно использовать более дешевые драйверы в корпусе SOD-123.
Для установки требуемого значения тока для регулируемых стабилизаторов следует подобрать соответствующий номинал токорегулирующего резистора Radj. Его значение выбирается с помощью графика зависимости тока от сопротивления, представленного в техническом описании. На рисунке 2 представлена функция зависимости тока от номинала токозадающего резистора для одного из типов драйвера.

 

Рис. 2. Функция зависимости тока от номинала токозадающего резистора Radj

 

Применение линейных регуляторов тока NSI45/50xx

Драйверы линейки NSI45/50xx, в основном, применяются в автомобильном секторе. Главное назначение — управление светодиодными индикаторами, расположенными на приборной панели автомобиля (дискретные индикаторы состояния автомобильных систем, графические полоски расходомеров, фоновая подсветка панели приборов и т.д.). Основные достоинства серии NSI45/50xxx — работа в широком диапазоне напряжений до 45/50 В, что обеспечивает защиту от бросков тока в автомобильной сети, а также широкий температурный диапазон –55…150°С.
Диапазон рабочих напряжений 12В автомобильной сети равен 9–16 В. Однако возможны и скачки напряжений до 40 В при включении таких индуктивных нагрузок в бортовой сети автомобиля как стартер, кондиционер, электроприводы стеклоподъемников, замки дверей и т.д. Список потенциальных применений маломощных светодиодных источников света в автомобилях включает:
– линейку светодиодов для центрального стоп-сигнала (CHMSL);
– подсветка индикаторов приборной панели автомобиля (торпеды);
– подсветка режимных кнопок и переключателей в авто, индикаторов открытых дверей и непристегнутых ремней безопасности;
– верхний свет в салоне (Dome Lighting);
– подсветка зеркал (Mirror Lights);
– противотуманный свет (Fog Lights, задние противотуманные лампы — опциональные фонари);
– подсветка порогов и гнезда ключа зажигания;
– RGB Ambient Lighting — внешняя декоративная подсветка корпуса автомобиля цветными RGB-светодиодами
– подсветка аварийного стоп-сигнала;
– светодиодная подсветка поворота на боковых зеркалах, подсветка приборной панели;
– лампы подсветки автомобильного номера
– уголковый или стрелочный указатель поворота на боковых зеркалах автомобиля;
– дополнительные габаритные светодиодные огни фур, фургонов и грузовиков.
Драйверы с успехом используются для управления как одиночными, так и кластерными светодиодными источниками света в других приложениях, например, в ночниках, аварийном или дежурном освещении, декоративном оформлении интерьеров, подсветке рекламных вывесок, в светодиодных рекламных буквах. И, наконец, микросхемы используются в качестве генераторов тока в различных приборах, зарядных устройствах, телекоммуникационных цепях.

Светодиодные буквы

На сегодняшний день светодиодные буквы — один из самых распространенных и востребованных видов наружной рекламы, который нашел свое признание среди рекламодателей. Световые объемные буквы используются как в качестве фасадной вывески, так и рекламного объявления.
Долговечность, относительно невысокая стоимость, а также возможность использования в сочетании с другими рекламными средствами делают светодиодные буквы одним из самых востребованных видов современной наружной рекламы.
Буквы заполняются светодиодами и подключаются особым образом, что позволяет создать феерические эффекты переливов цвета. Такая вывеска заставляет рекламу работать. На рисунке 3 показана вывеска со светодиодными буквами.

 

Рис. 3. Рекламная вывеска со светодиодными буквами

 

Генератор тока для проводных каналов связи

В телекоммуникационных сетях довольно часто используются контактные соединения типа «скрутка» или соединители с прижимными контактами. Эти контакты могут окисляться или намокать, приводя к увеличению сопротивления линии и нарушению связи. Использование генераторов тока в модемных линиях обеспечивает прохождение импульсных сигналов в связном канале, несмотря на изменение сопротивления в контактных соединениях. Протекающий постоянный ток зависит от сопротивления в зоне контакта проводов. Чем больше сопротивление, тем больше напряжение на контактной паре. Повышение напряжения приводит к разрушению окисной пленки в зоне контакта. При этом обеспечивается «смачивание» контактов для прохождения информационных сигналов переменного напряжения.

Подсветка панели приборов в автомобиле

Для подсветки индикаторов на приборной панели автомобиля используются как одиночные светодиоды, так и цепочки светодиодов с рабочими токами 20–40 мА (см. рис. 4). В современных автомобилях применяется функция адаптивного изменения яркости подсветки «ночь-день», а также смена цвета фоновой подсветки приборной панели.

 

Рис. 4. В современных автомобилях пользователь может выбрать цвет подсветки приборной панели с помощью цепочки цветных светодиодов

 

Центральный стоповый фонарь (CHMSL)

Центральный стоповый фонарь CHMSL (Centre High Mount Stop Lamp) в седанах устанавливается внутри салона в верхней или нижней части заднего стекла (см. рис. 5).
В универсалах и хэчбэках фонарь крепится вверху стекла задней двери (см. рис. 6). Это стандартный автомобильный сигнальный фонарь, который используется во всех современных автомобилях. Он загорается при нажатии на педаль тормоза и является дополнительным по отношению к двум стоповым огням слева и справа. Впервые сигнальный фонарь появился в модели автомобиля Ford Thunderbird в 1968–1971 гг. Этот сигнал способствует увеличению безопасности движения как в дневное, так и в ночное время. После введения дополнительного третьего стопового огня число аварий при ударе сзади из-за несвоевременного торможения сократилось на 8,5%.
Предупреждающий фонарь имеет форму вытянутой полоски длиной 15–40 см. В настоящее время он реализуется на светодиодных полосках красного свечения.

 

Рис. 5. Светодиодный центральный стоповый сигнальный фонарь в седане

Рис. 6. Схема светодиодного сигнального фонаря CHMSL

 

Дополнительные сигналы поворота для легковых автомобилей и грузовиков

Сигнал поворота дублируется на задних фонарях, боковых индикаторах на крыльях, а также на зеркалах бокового обзора (сбоку и на плоскости самих зеркал, см. рис. 7 и 8). Дублирующие сигналы поворота обеспечивают индикацию предполагаемого маневра в широком угловом пространстве, что повышает уровень безопасности при выполнении маневров. При очень плотном движении, например в пробке, основные задние сигналы поворота могут быть закрыты корпусами соседних автомобилей. При этом обгоняющий слева водитель машины не видит основной боковой сигнал, а задний закрыт стоящим вплотную автомобилем.
Электронные датчики внешней освещенности позволяют автоматически регулировать яркость светодиодных сигналов в боковых зеркалах обзора, что повышает комфортность вождения и обеспечивает повышение уровня безопасности движения.

 

Рис. 7. Дублирующие сигналы поворота на крыле, зеркале бокового обзора снаружи и внутри (подсвечиваемая стрелка)

Рис. 8. Демонстрация работы сигнальной стрелки поворота на боковом зеркале обзора

 

Отладочные платы

Для оценки возможностей светодиодных линейных драйверов семейства NSI45/50xx компания ON Semi предоставляет два типа демо-плат: DS2361 (см. рис. 9) и CCRGEVB. На первой плате демонстрируются возможности драйвера одного типа NSI5030T1G применительно к автомобильному сектору.
На плате имеются точки для контроля напряжений и токов, а также перемычки для выбора токовых режимов и конфигурации включения драйверов.

 

Рис. 9. Демо-плата DS2361 (работа драйверов NSI45030T1G)

 

Демо-плата CCRGEVB

Плата CCRGEVB демонстрирует простоту, элегантность и низкую стоимость решений на основе линейных регуляторов тока компании ON Semiconductor. Плата содержит четыре отдельных схемы, в которых используются шесть типов драйверов: NSI45020AT1G, NSI45030AT1G, NSI45030AZT1G, NSI45035JZT1G, NSI45060DDT4G, NSI45090DDT4G.
Компания «Компэл» является официальным дистрибьютором ON Semiconductor. Образцы всех представителей семейств драйверов NSI45xx/NSI50xx доступны со склада компании в Москве. Также доступны для заказа и демонстрационные платы DS2361 и CCRGEVB.

Литература
1. NSI45020AT1G Constant Current Regulator & LED Driver. Datasheet.
2. NSI45020JZT1G Adjustable Constant Current Regulator & LED Driver. Datasheet.
3. NSI45025AT1G Constant Current Regulator & LED Driver. Datasheet.
4. NSI45025AZT1G Constant Current Regulator & LED Driver. Datasheet.
5. NSI45030AT1G Constant Current Regulator & LED Driver.
6. NSI45035JZT1G Adjustable Constant Current Regulator & LED Driver.
7. NSI45060DDT4G Adjustable Constant Current Regulator & LED Driver.
8. AND8349/D Automotive Applications The Use of Discrete Constant Current Regulators (CCR) for CHMSL Lighting.

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *