Питание светодиодов до 1 Вт: светодиодные драйверы NSI45/50xxx

28 июля 2011

Выходы линейных драйверов представляют собой генератор тока. Стабильный ток в широком диапазоне входных напряжений обеспечивает постоянную яркость и долговечность светодиодов. 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. А в отдельных приложениях по соотношению цена/качество они сохраняют преимущество по сравнению с индуктивными и емкостными драйверами.

Линейные токовые драйверы серии NSI4550xx

Компания Semiconductor Components Industries LLC, являющаяся подразделением ON Semi с декабря 2004 года, разработала серию линейных драйверов NSI4550xx. Ее разработки в партнамбере имеют префиксы NSI и NCL, NUD, NLSF, NCP.

Таблица 1. Основные параметры линейных светодиодных драйверов  

В линейных регуляторах серии NSI4550xx 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 повышенных напряжений и тока. Со стороны анодной цепи регулятора есть защита от импульсных бросков напряжения. Все микросхемы имеют широкий рабочий температурный диапазон -55…150°С.

Во всех микросхемах серии NSI45xx используется один и тот же кристалл. Для драйверов с фиксированным током номинал тока задается встроенным резистором. А для драйверов с регулируемым током имеется вывод для его регулировки. Ток задается внешним резистором. Три типа корпусов (SOD-123, SOT-223, DPAK-4) обеспечивают разные уровни рассеиваемой мощности.

Цена микросхем в основном зависит от корпуса. Самые дешевые — корпуса SOD-123. Более дорогие драйверы — с возможностью регулировки тока и в корпусе DPAK-4. Уровень этих цен сопоставим с мощными SMD-резисторами, которые традиционно используются как простейший вариант генератора тока для маломощных светодиодов.

Система обозначений микросхем:

NSI — префикс разработки подразделения Semiconductor Components Industries LLC;

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 в цепи светодиода до 400…600 мА. С помощью мощных драйверов типа NSI45090DDT4G можно обеспечить управление светодиодами мощностью 1…3 Вт. На рис. 1 показаны типовые схемы включения линейных драйверов с регулировкой тока.

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

Слева — топология с несколькими цепочками светодиодов, ток в каждой из которых задается отдельным генератором тока. Справа — параллельное объединение нескольких стабилизаторов для увеличения тока в цепочке светодиодов.

В данной схеме используются сверхъяркие светодиоды HF3-R5570 красного свечения, рассчитанные на номинальный ток 20…60 мА и имеющие яркость 1 люмен при 20 мА.

При питании цепочки из трех светодиодов с током 100 мА напряжение на драйвере будет 3…5 В. Рассеиваемая мощность на корпусе одной микросхемы — 0,3…0,5 Вт. При токе 20…30 мА — мощность рассеивания 0,1…0,2 Вт. В этом случае можно использовать более дешевые драйверы в корпусе SOD-123.

Для установки требуемого значения тока регулируемых стабилизаторов следует выбрать нужный номинал токорегулирующего резистора Radj (на основании графика зависимости тока от сопротивления, представленного в описании ИС).

Применение линейных регуляторов тока NSI4550xx

Драйверы линейки NSI45/50xx в основном ориентированы для использования в автомобильном секторе. Основное назначение — управление светодиодными индикаторами, расположенными на приборной панели автомобиля (дискретные индикаторы состояния автомобильных систем, графические полоски расходомеров, фоновая подсветка панели приборов и т.п.). 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 автомобильной сети 9…16 В. Однако возможны и скачки напряжений до 40 В при включении индуктивных нагрузок в бортовой сети автомобиля. Это — стартер, кондиционер, электроприводы стеклоподъемников, замки дверей и т.п. В список потенциальных применений маломощных светодиодных источников света в автомобилях входят:

• Линейка светодиодов центрального заднего 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 противотуманки — 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 могут с успехом использоваться для управления как одиночными, так и кластерными светодиодными источниками света в других приложениях, таких как ночники, прикроватные светильники, аварийный и дежурный свет, декоративное оформление интерьеров, подсветка рекламных постеров, вывесок, светодиодных рекламных букв (Channel Lettering).

Светодиодные буквы

Световые объемные буквы используются в качестве фасадной вывески и рекламного объявления (рис. 2). Долговечность, относительно невысокая стоимость, а также возможность использования в сочетании с другими рекламными средствами делают светодиодные буквы одним из самых востребованных видов рекламы.

Рис. 2. Рекламная вывеска со светодиодными буквами

Буквы заполняются светодиодами и подключаются особым образом, чтобы создать феерические эффекты переливов цвета. Такая вывеска заставляет рекламу работать!

Подсветка панели приборов в автомобиле

Для подсветки индикаторов на приборной панели автомобиля могут использоваться как одиночные светодиоды, так и цепочки из них с рабочими токами 20…40 мА. В современных автомобилях используется функция адаптивного изменения яркости подсветки «ночь-день», а также смена цвета фоновой подсветки приборной панели.

Дополнительный задний стоповый фонарь — CHMSL

CHMSL (Centre High Mount Stop Lamp) — центральная полоска заднего стопового сигнала. В автомобилях размещается внутри салона в верхней или нижней части заднего стекла (рис. 3).

Рис. 3. Светодиодный центральный стоповый сигнальный фонарь

(В универсалах и хэчбэках — вверху стекла задней двери). Предупреждающий фонарь имеет форму вытянутой полоски длиной 15…40 см. В настоящее время он реализуется в основном на светодиодных полосках красного свечения. На рис. 4 показана схема светодиодного сигнала CHMSL на заднем стекле автомобиля.

Рис. 4. Схема светодиодного сигнала CHMSL

Сигнал поворота дублируется на задних фонарях, боковых индикаторах на крыльях, а также на зеркалах бокового обзора (сбоку и на плоскости самих зеркал), обеспечивая индикацию предполагаемого маневра в широком угловом пространстве и всех возможных ситуациях движения. При очень плотном движении, например, в пробке, основные задние сигналы поворота могут быть закрыты корпусами соседних автомобилей. На рис. 5. показана реализация светодиодного сигнала поворота на боковых зеркалах автомобиля.

Рис. 5. Дублирующие сигналы поворота на крыле, зеркале бокового обзора снаружи и внутри (подсвечиваемая стрелка)

Электронные датчики внешней освещенности позволяют автоматически регулировать яркость светодиодов в боковых зеркалах обзора, что повышает комфортность вождения и обеспечивает повышение уровня безопасности движения.

Отладочные платы

Для оценки возможностей светодиодных линейных драйверов семейства NSI45/50xx компания ON Semi предоставляет два типа демо-плат: DS2361 и CCRGEVB. DS2361 демонстрирует возможности драйвера NSI5030T1G применительно к автомобильному сектору. На плате есть тестовые точки для контроля напряжений и токов, а также джамперы для выбора токовых режимов и конфигурации включения драйверов. 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 NSI45xxNSI50xx и демонстрационных плат DS2361доступны со склада компании в Москве.

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.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: analog.vesti@compel.ru

•••

• Цена: $18.00 за 100 шт

Лёгкий обзор про интересную штуковину для любителей светодиодов (колхоз included) Все уважающие себя светодиодные маньяки знают, что светодиод — это не лампочка (хоть и светит) и просто так включать его к источнику питания нельзя. Для проблемы включения есть несколько решений драйвер или токоограничивающий резистор. Первое эффективно, но дорого, резистор дёшево и сердито. На просторах интернетов нашёл я следующую вещь. Герой обзора — это двухвыводной линейный стабилизатор тока с номиналом 20 мА. Он включается в цепь последовательно и поддерживает в ней ток 20 мА, при этом часть напряжения падает на нагрузке а часть на самом регуляторе (макс 45В). Если надо большие токи то можно добиваться токов кратных номинальному параллельно последовательным включением (n стабилизаторов соединяются параллельно где I=20*N далее эта группа включается последовательно в цепь)Вольтамперная характеристика. Вот мануал на это чудо если кому надо для ознакомления.www.onsemi.ru.com/pub_link/Collateral/NSI45020A-D.PDF Размеры стабилизатора (1,6 x 2,69) mm (1,6 x 3,68 если учитывать ножки) собственно размеры близки к SMD резисторам, а последовательное включение позволяет его использовать вместо токоограничивающего резистора. Ток в 20ма подходит для 5050 и им подобным типам светодиодов.Типичные применения (выписка из мануала) К герою обзора были прикуплены 500шт. 5050 (цена 12.40). Реализуем подсветку багажника для авто. До этого я несколько раз пытался её реализовать 1)просто светодиоды с запасом падения напряжения — выход из строя 2)кренка на 12В и светодиоды с общим падением свыше 12В — выход из строя 3)кренка на 12В и светодиоды с общим падением свыше 12В + соединение в «сетку» на узлах — выход из строя 4) кренка на 12В и светодиоды с токоограничивающим резистором — угадайте что было дальше ) Итак инструкция из мануала и макет платы в P-CAD кто как хочет так и макетирует ) 5050 состоят из 3 светодиодов в одном корпусе соединяем их последовательно и цепляем стабилизатор.Воплощаем идею в медьПайка + негодование восхищение плотностью компоновки деталей ( пожадничал я места )ГотовоОдеваем стекло несём в машину всё возвращаем на местаProfit Итоговый замер показал, что средне протекающий ток меньше 20мА (что объясняется приведенной в начале вольтамперной характеристикой и в принципе вполне устраивает т.к. светодиоды работают в щадящем режиме) Выводы: Данный стабилизатор претендует стать идеальной заменой токоограничивающих резисторов. Он не станет заменой для импульсных драйверов, однако для маломощных светодиодов это отличное решение. Цена по сравнению с резисторами пока великовата, но вполне доступна. Вопрос качества пока открыт опыт применения мал и за надёжность говорить пока не могу, однако, как и все китай шопоголики с оптимизмом смотрю вперёд. В ближайшее время обзор будет дополнен попыткой создать собственную «кукурузу» на основе данного стабилизатора. Следите за обновлениями. Спасибо за внимание. кто угадает что за авто + в карму ))) Используемые источники:

• https://www.compel.ru/lib/54249
• https://mysku.ru/blog/aliexpress/23523.html