Exibição automotiva Circuito do driver de luz de led-back-llight usando LP8864-Q1

Basicamente, é feito para alimentar com eficiência os LEDs em seu carro.

Ele tem esses quatro pia de alta precisão que fazem algo chamado mudança de fase. O que é legal é que essa mudança de fase ajusta automaticamente com base em quantos canais estamos realmente usando. Portanto, é flexível, dependendo da configuração.

Podemos controlar o brilho do LED em grande parte usando a interface I²C ou a entrada PWM. Pense nisso como ter um interruptor mais escuro, mas muito mais preciso.

O controlador de impulso também tem essa coisa adaptativa acontecendo, onde controla a tensão de saída com base nas tensões da altura do alteração dos sumidores de corrente de LED.

O que isso faz é super inteligente: reduz o consumo de energia, ajustando a tensão de aumento para ser suficiente para o que precisamos. É tudo sobre ser eficiente. Além disso, o LP8864-Q1 possui uma frequência ajustável de amplo alcance, que ajuda a evitar mexer com a banda de rádio AM. Ninguém quer estático quando está ouvindo músicas.

E há mais! O LP8864-Q1 pode fazer escurecimento híbrido PWM e escurecimento analógico de corrente. Isso é ótimo porque reduz a EMI (interferência eletromagnética), faz com que os LEDs durem mais e torne todo o sistema óptico mais eficiente.

Diagrama de blocos funcionais

Detalhes de pinagem

Tabela 4-1. Funções de pino HTTSOP

Tabela 4-2. Funções de PIN QFN

Classificações máximas absolutas

(Válido na faixa de temperatura do ar livre operacional, a menos que especificado de outra forma)

Notas:

1. Exceder essas classificações máximas absolutas pode resultar em danos permanentes ao dispositivo. Esses limites não indicam o intervalo de operação funcional. Operar além das condições recomendadas pode reduzir a confiabilidade, impactar o desempenho ou reduzir a vida útil.
2. Os valores de tensão são medidos em relação aos pinos GND.
3. Para aplicações com dissipação de alta potência e resistência térmica, a temperatura ambiente pode exigir derrada. A temperatura ambiente máxima (T_A-MAX) é influenciada pelo limite de temperatura da junção (T_J-MAX = 150 ° C), dissipação de energia (P), resistência térmica de junção a placa e gradiente de temperatura (ΔT_BA) entre a placa do sistema e o ar circundante. O relacionamento é:
   T_a-max = t_j-max-(θ_jb × p)-Δt_ba
4. O dispositivo inclui um mecanismo interno de desligamento térmico, para evitar superaquecimento. O desligamento ocorre aproximadamente T_J = 165 ° C. e retoma a operação normal, quando T_J = 150 ° C. .

Condições operacionais recomendadas

(Válido na faixa de temperatura do ar livre operacional, a menos que especificado de outra forma)

Notas:

1. Todos os valores de tensão são referenciados aos pinos GND.

Diagrama de circuito

Descrição detalhada

Ok, então o LP8864-Q1 é esse driver de LED de alta eficiência que é perfeito para coisas automotivas. Estamos falando de coisas como aquelas displays sofisticadas de entretenimento, os aglomerados de instrumentos do seu carro e até telas de heads-up (HUDs), além de outros sistemas de luz de fundo LED.

Basicamente, se estiver iluminando algo em seu carro, esse chip pode estar por trás dele.

Agora, por padrão, você pode controlar o quão brilhante os LEDs estão usando uma entrada PWM, que é bastante padrão. Mas entenda isso, você também pode ajustar o brilho através da interface I2C, o que oferece uma flexibilidade extra.

Para configurar as coisas, temos esses resistores externos que você conecta a pinos específicos - bst_fset, pwm_fset e iSet. Esses resistores permitem definir parâmetros -chave como a frequência de impulso, a frequência do PWM de LED e a quantidade de corrente para essas seqüências de caracteres LED.

Também existe esse pino int que é como um repórter de falha. Se algo der errado, ele o informará e você poderá limpar o status através da interface i2C ou automaticamente quando o pino for baixo.

Este chip é sobre esse puro escurecimento do PWM e tem seis motoristas atuais de LED, cada um empurrando para 200mA. Mas aqui é onde fica versátil, você pode agrupar essas saídas se precisar dirigir LEDs de alta corrente.

O resistor ISET define a corrente máxima do driver LED e você pode ajustá-lo ainda mais usando o registro LEDx_Current [11: 0] controlado por I2C.

O resistor PWM_FSET é o que você usa para definir a frequência PWM de saída LED, enquanto o resistor LED_SET informa quantas seqüências de caracteres LED estão ativas. Dependendo de como você o configura, o dispositivo ajusta automaticamente a mudança de fase.

Por exemplo, se você estiver em um modo de quatro cordas, cada saída será alterada em 90 graus (360 °/4). E não se esqueça, quaisquer saídas que você não esteja usando precisam estar vinculadas ao GND, que os desativa e garante que eles não mexam com o controle de tensão adaptável ou causem alertas de falha de LED falsos.

Para manter tudo funcionando com eficiência, existe um divisor de resistor entre o VOUT e o pino FB que define a tensão máxima de aumento.

A parte legal é que o dispositivo observa constantemente as tensões das cadeias de LED ativas e ajusta a tensão de aumento no nível mais baixo necessário. Você pode definir a frequência de comutação de aumento de 100kHz a 2,2MHz usando o resistor BST_FSET.

Além disso, ele possui um recurso de partida suave para manter o sorteio atual da sua fonte de alimentação baixa quando está iniciando. E ele pode até lidar com um FET externo da linha de energia para interromper o vazamento da bateria quando está desligado, ao mesmo tempo em que fornece algum isolamento e proteção de falhas.

O LP8864-Q1 é um dispositivo notável que vem carregado com muitos recursos de detecção de falhas quando se trata de garantir a confiabilidade e proteção do sistema. Vamos entrar nos detalhes do que torna esse motorista tão robusto!

Recursos abrangentes de detecção de falhas:

Detecção de cordas LED abertas ou curtas: Esse recurso é crucial, porque identifica quaisquer falhas nas cadeias de LED que impedem o aquecimento excessivo que pode ocorrer se houver um circuito aberto ou curto. Isso significa que podemos manter nossos sistemas protegidos de possíveis danos devido a LEDs com defeito.

Detecção de LEDs curto ao chão: Os monitores LP8864-Q1 para situações em que os LEDs podem inadvertidamente curtos para o solo, que é outra camada de segurança em que podemos confiar.

Monitoramento de valores de resistor externo: Ele fica de olho nos resistores externos conectados a vários pinos como ISET, bst_fset, pwm_fset, led_set e modo. Se algum resistor sair do alcance, seremos notificados, permitindo que tomemos medidas corretivas antes que quaisquer problemas aumentem.

Boost Circuit Protection: Esse recurso protege as condições de sobrecorrente e sobretensão no conversor de impulso, garantindo que nossos circuitos operem dentro de limites seguros.

Proteção de subtensão para o dispositivo (VDD UVLO): O LP8864-Q1 monitora continuamente a tensão no pino VDD. Se detectar condições de baixa tensão, podemos evitar o mau funcionamento antes mesmo de começar.

Proteção de sobretensão para a entrada VIN (VIN OVP): Ele sente a tensão excessiva no pino VSENSE_P, que ajuda a proteger nosso dispositivo contra danos potenciais devido a picos de alta tensão.

Proteção de subtensão para a entrada VIN (Vin UVLO): Semelhante à sua contraparte VDD, esse recurso detecta condições de baixa tensão através do pino UVLO, adicionando uma camada extra de segurança para nossa potência de entrada.

Proteção de sobrecorrente para a entrada VIN (VIN OCP): Ao monitorar a diferença de tensão entre os pinos VSENSE_P e VSENE_N, isso nos ajuda a detectar o desenho excessivo de corrente, o que é crucial para manter a integridade operacional.

Principais características

Interface de controle:

EN (Ativar entrada): Pense nisso como o comutador ON/OFF para o LP8864-Q1. Quando a tensão no pino encerrado é acima de um determinado ponto (Venih), o dispositivo liga para cima. Quando cai abaixo de outro ponto (venil), ele desliga. Quando está ligado, todas as coisas internas começam a funcionar.

PWM (modulação da largura de pulso): Esta é a maneira padrão de controlar o brilho dos afunilamentos da corrente de LED. Basicamente, ele ajusta o ciclo de trabalho para diminuir ou iluminar os LEDs.

Int (interrupção): isso é como um alarme de falha. É uma saída de drenagem aberta que nos diz quando algo dá errado.

SDA e SCL (interface i2C): essas são as linhas de dados e relógio para a interface i2C. Usamos -os para controlar o brilho dos sumidouros de corrente e para ler de volta quaisquer condições de falha para o diagnóstico.

BST_SYNC: Este pino é para a frequência de comutação do conversor de impulso. Você pode alimentá -lo um sinal de relógio externo para controlar o modo de relógio de impulso.

O dispositivo detecta automaticamente um relógio externo na inicialização. Se não houver relógio externo, ele usa seu próprio relógio interno.

Você também pode amarrar este pino ao VDD para ativar uma função de espectro de spread de impulso ou amarrá -lo ao GND para desativá -lo.

ISET PIN: Usamos isso para definir o nível de corrente máxima para cada sequência de LED.

Configuração da função:

BST_FSET PIN: use isso para definir a frequência de comutação de impulso conectando um resistor entre este pino e terra.

PWM_FSET PIN: Isso define a frequência de escurecimento PWM de saída do LED usando um resistor ao solo.

Pino de modo: este pino define o modo de escurecimento usando um resistor externo ao solo.

Pino LED_SET: use -o para configurar a configuração do LED com um resistor ao solo.

ISET PIN: isso define o nível máximo de corrente do LED por pino outx.

Fornecimento de dispositivo (VDD):

O PIN VDD fornece energia a todas as partes internas do LP8864-Q1. Você pode usar uma fonte de 5V ou 3,3V, normalmente de um regulador linear ou um conversor CC/DC, certificando -se de que ele possa lidar com pelo menos 200mA de corrente.

Ativar (en):

O LP8864-q1 é ativado apenas quando a tensão no pino EN está acima de um certo limiar (Venih) e desativa quando a tensão cai abaixo de outro limite (venil).

Todos os componentes analógicos e digitais se tornam ativos quando o LP8864-Q1 é ativado através do pino. Se o pino não estiver ativo, a interface i2C e a detecção de falhas não funcionarão.

Bomba de carga

Agora, vamos verificar como podemos gerenciar a situação da bomba de carga em nossa configuração. Basicamente, temos uma bomba de carga regulada integrada que pode ser um ativo real para fornecer a unidade do portão para o FET externo do controlador de impulso. Aqui está a colher:

Portanto, o legal é que esta bomba de carga pode ser ativada ou desativada automaticamente. Ele descobre se o VDD e o pino Cpump estão conectados. Se a tensão no VDD for menor que 4,5V, a bomba de carga entra em ação para gerar uma tensão de 5V. É isso que precisamos impulsionar esse FET externo de troca de impulso.

Agora, se vamos usar a bomba de carga, precisaremos exibir um capacitor de 2.2µF entre os pinos C1N e C1P. Isso ajuda a fazer isso.

Por outro lado, se não precisarmos da bomba de carga, não se preocupe! Podemos deixar os pinos C1N e C1P desconectados. Lembre -se de amarrar os pinos do CPUMP ao VDD.

Independentemente de estarmos usando a bomba de carga ou não, precisamos de um capacitor cppump de 4,7 µF que armazena energia para o driver do portão. É super importante que esse capacitor do CPUMP seja usado em ambos os cenários (bomba de carga ativada ou desativada) e queremos colocá -lo o mais próximo possível dos pinos CPUMP.

Basicamente, se a bomba de carga estiver ativada, temos alguns bits de status que podem nos fornecer algumas informações úteis.

Primeiro, temos o bit cpcap_status. Esse cara nos diz se um capacitor de mosca foi detectado. É como uma pequena confirmação de que tudo está conectado corretamente.

Em seguida, há o bit cp_status. Este nos mostra o status de qualquer falha na bomba de carga. Se algo der errado com a bomba de carga, esse bit nos informará. E também gera um sinal int que é como um alerta de que algo precisa de nossa atenção.

Agora, aqui está um recurso útil: se não queremos que a falha de bomba de carga cause uma interrupção no pino int, podemos usar o bit cp_int_en para evitá-lo. Isso pode ser útil se quisermos lidar com a falha de uma maneira diferente ou se não queremos ser constantemente interrompidos por ela.

Aumente o estágio do conversor

Então, basicamente, estamos falando de um controlador de impulso, que é como um dispositivo de intensificação para tensão em circuitos. Especificamente, o LP8864-Q1 usa o controle do modo de corrente para lidar com essa conversão de Boost CC/CC, que é assim que obtemos a tensão correta para os LEDs.

O conceito de impulso funciona usando uma topologia controlada por modo de corrente e possui essa coisa de limite atual de ciclo por ciclo acontecendo. Ele fica de olho na corrente usando um resistor sensorial conectado entre o ISNS e o ISNSGND.

Se usarmos um resistor de senso de 20mΩ, estamos analisando um limite de corrente de ciclo por ciclo de 10A. Dependendo do que estamos fazendo, esse resistor sentido pode estar de 15mΩ a 50mΩ.

Também podemos definir a tensão máxima de aumento usando um divisor de resistor de pinos FB externo que está conectado entre VOUT e FB.

Em BST_FSET, um resistor externo permite que a frequência de comutação de aumento seja ajustada entre 100kHz e 2,2MHz, conforme fornecido na tabela a seguir. Um resistor preciso de 1% é necessário para garantir o funcionamento correto.

Limite de corrente de aumento do ciclo de ciclo por ciclo

A tensão que existe entre o ISNS e o ISNSGND desempenha um papel crucial aqui, porque é utilizado para a detecção atual do controlador DC/DC Boost e as configurações para o limite de corrente de ciclo por ciclo.

Agora, quando atingimos esse limite de corrente de ciclo por ciclo, o controlador desativará imediatamente o MOSFET de comutação. Então, no próximo ciclo de comutação, ele o ligará novamente. Esse mecanismo atua como uma salvaguarda comum para todos os componentes DC/DC relacionados, como indutor, Diodo Schottky e MOSFET, garantindo que a corrente não vá além de seus limites máximos.

E esse limite de corrente de ciclo por ciclo não dará origem a nenhuma falha no dispositivo.

onde, visns = 200mv

Controlador Min On/Off Duração

A tabela abaixo mostra o tempo mais curto possível para o controlador DC/DC Boost Boost. O layout do sistema deve dar atenção especial ao tempo mínimo de folga. Os tempos crescentes e decrescentes do nó SW devem ser maiores que o período mínimo de desativação para impedir que o MOSFET não seja desligado pelo controlador.

Aumentar o controle de tensão adaptável

Aumente o controle de tensão adaptável com o conversor LP8864-Q1 Boost DC/DC é responsável por gerar a tensão do ânodo para nossos LEDs. Quando tudo está funcionando sem problemas, a tensão de saída de aumento se ajusta automaticamente de acordo com as tensões da sala de fia da corrente do LED. Esse recurso útil é conhecido como controle de impulso adaptativo.

Para definir o número de saídas de LED que queremos usar, simplesmente utilizamos o pino LED_SET. Somente as saídas de LED ativas são monitoradas para gerenciar essa tensão de aumento adaptável. Se alguma cadeia de LED encontrar falhas abertas ou curtas, elas serão prontamente excluídas do loop de controle de tensão adaptável, garantindo que mantenhamos o desempenho ideal.

O loop de controle mantém um olho atento nas tensões do pino do driver LED e, se alguma das saídas LED cair abaixo do limite do vil -salão, ele aumentará a tensão de aumento. Por outro lado, se alguma dessas saídas atingir o limite do VheHroom, a tensão de aumento será reduzida de acordo. Para uma representação visual de como essa escala automática funciona com base na tensão do pino outx, vheadroom e vheadroom_hys, podemos nos referir à Figura abaixo.

O divisor resistivo composto por R1 e R2 desempenha um papel crucial, definindo os níveis mínimo e máximo para a tensão de aumento adaptável. Curiosamente, o circuito de feedback opera de forma consistente nas topologias de Boost e Sepic. Quando escolhemos nossa tensão máxima de aumento, é essencial basear essa decisão na especificação máxima de tensão da string de LED; Precisamos de pelo menos 1V maior que este máximo para garantir que nossas funções atuais de coletor funcionem corretamente.

Antes de ativar os drivers de LED, iniciamos uma fase de inicialização em que o impulso atinge seu nível inicial - aproximadamente 88% da faixa entre tensões mínimas e máximas de aumento. Depois que nossos canais de driver LED estão em funcionamento, aumente a tensão de saída, continue a ajustar automaticamente com base nas tensões do pino outx.

Além disso, o divisor de resistor de pinos do FB é fundamental para escalar não apenas os níveis de proteção contra sobretensão do aumento (OVP) e proteção de sobrecorrente (OCP), mas também gerencia os níveis de curto-circuito em aplicações como HUDs.

Divisor do FB empregando a técnica de dois resistores

A tensão de saída do aumento e o solo são conectados por meio de um circuito de divisor de dois resistores em uma configuração padrão de pinos FB.

A equação abaixo pode ser usada para calcular a tensão de aumento mais alta. Quando as cadeias de LED inteiras permanecem desconectadas ou durante a detecção de cordas abertas, a tensão máxima de aumento pode ser alcançada.

Vboost_max = isel_max × r1 + ((r1 / r2) + 1) × vref

onde

• VREF = 1,21V
• Isel_max = 38,7µa
• R1 / R2 A faixa recomendada normal é de 7 ~ 15

A tensão mínima da corda do LED deve ser maior que a tensão mínima de aumento. Esta equação é usada para determinar a tensão mínima de aumento:

VBoost_min = ((R1 / R2) + 1) × Vref

onde

• VREF = 1,21V

O controlador de impulso para de alternar o FET do Boost e define o bit bstovpl_status quando o nível de boost ovp_low é alcançado. Ao longo deste estado, os drivers de LED permanecem operacionais e, quando o nível de saída do aumento cai, o impulso muda de volta ao seu modo regular. A tensão atual de aumento causa uma mudança dinâmica no limiar de baixa tensão do OVP de aumento. A equação abaixo pode ser utilizada para calcular:

Vboost_ovpl = vboost + ((r1 / r2) + 1) × (vfb_ovpl - vref)

onde

• Vfb_ovpl = 1.423V
• VREF = 1,21V

O controlador de reforço muda para o modo de recuperação de falhas e define o bit bstovph_status assim que o nível de boost ovp_high for alcançado. A equação a seguir é usada para determinar o limiar de alta tensão de aumento do OVP, que da mesma forma varia dinamicamente com a tensão de aumento de corrente: