El FAN7340 es un controlador de impulso de un solo canal que utiliza la tecnología DMOS planar patentada de Fairchild para integrar un MOSFET de atenuación de canal N. Este IC funciona como una fuente de corriente constante para impulsar un LED de alta corriente. FAN7340 utiliza control de modo de corriente con compensación de pendiente programable para evitar oscilaciones subarmónicas y brinda protecciones como protección LED abierta (OLP) y protección contra sobrevoltaje (OVP) para aumentar la confiabilidad del sistema. El IC genera internamente una señal FAULT_OUT retrasada en caso de condiciones anormales de la cadena de LED. La función de atenuación se implementa con PWM o método analógico. Una función interna de arranque suave evita la corriente de entrada a través del condensador de salida durante el arranque. Las siguientes secciones describen la operación del circuito y los procedimientos de diseño.
prólogo
El FAN7340 de Fairchild Semiconductor ofrece mayor eficiencia, confiabilidad y rendimiento en aplicaciones de iluminación de alta potencia, como iluminación LED y retroiluminación LED para televisores y monitores LCD. El IC generalmente suministra un amplio rango de voltaje de 10 V a 35 V y viene en un paquete SOIC de 16 pines.
El FAN7340 es un controlador de impulso de un solo canal que utiliza la tecnología DMOS planar patentada de Fairchild para integrar un MOSFET de atenuación de canal N. Este IC funciona como una fuente de corriente constante para impulsar un LED de alta corriente. FAN7340 utiliza control de modo de corriente con compensación de pendiente programable para evitar oscilaciones subarmónicas y brinda protecciones como protección LED abierta (OLP) y protección contra sobrevoltaje (OVP) para aumentar la confiabilidad del sistema. El IC genera internamente una señal FAULT_OUT retrasada en caso de condiciones anormales de la cadena de LED. La función de atenuación se implementa con PWM o método analógico. Una función interna de arranque suave evita la corriente de entrada a través del condensador de salida durante el arranque. Las siguientes secciones describen la operación del circuito y los procedimientos de diseño.
explicación
La Figura 1 muestra un circuito de convertidor elevador que usa FAN7340. Una topología boost como controlador de retroiluminación LED tiene varias ventajas sobre una topología buck. Aunque el dólar está configurado como unidad de lado bajo, no hay una forma directa de detectar la corriente del LED. Como mínimo, debe usar un método que detecte la corriente del lado alto. Por otro lado, en topología boost. Los controladores de compuerta de los dispositivos de conmutación, así como las cadenas de LED, están conectados a la tierra secundaria de un regulador previo, como un convertidor LLC. Por lo tanto, la resistencia de detección se puede usar para detectar con precisión la corriente del LED.
Debido a su alta eficiencia, LLC se usa comúnmente para proporcionar el voltaje de salida adecuado desde un circuito de corrección del factor de potencia (PFC) a una etapa de refuerzo. Dado que el secundario LLC consta solo del capacitor de salida, la corriente de salida se filtra sin un inductor. Por lo tanto, la topología de refuerzo es más adecuada como regulador posterior porque el inductor de entrada de la etapa de refuerzo alivia la tensión de corriente de ondulación del capacitor de salida del LLC.
Además, el voltaje de entrada más bajo de la etapa elevadora permite la selección de un rectificador con una clasificación de voltaje más baja en el lado secundario LLC en comparación con la topología reductora. Esto ayuda a reducir el costo total de la lista de materiales (BOM).
guía de diseño
Un convertidor elevador se puede diseñar y operar en tres modos. Modo de conducción discontinua (DCM), Modo de conducción continua (CCM) y Modo de conducción límite (BCM). En las redes de retroalimentación, la operación DCM es superior a la operación CCM porque los ceros del semiplano derecho (RHP) desaparecen en la operación DCM. Debido al apagado suave del diodo, no hay problema de recuperación inversa del diodo de refuerzo en la operación DCM. Sin embargo, debido a que la corriente pico del interruptor en la operación DCM es más alta que en la operación CCM, la corriente cuadrática media (rms) del interruptor también es más alta, lo que aumenta las pérdidas por conducción.
La operación BCM utiliza DCM con pérdidas de conducción reducidas. El cero RHP desaparece y no tiene que preocuparse por problemas de recuperación inversa como en la operación DCM. Al mismo tiempo, la corriente rms del interruptor puede ser menor que en el funcionamiento con DCM, aunque las pérdidas por conducción siguen siendo mayores que en el funcionamiento con CCM. Cuando el dispositivo de conmutación se enciende, la corriente del inductor de refuerzo aumenta. Después de apagar el dispositivo de conmutación, la energía almacenada en el inductor de refuerzo se descarga por completo al comienzo del siguiente ciclo de conmutación. La corriente máxima de conmutación se reduce utilizando el período de conmutación completo en comparación con el funcionamiento del DCM.
Como ejemplo, un convertidor elevador que usa FAN7340 está diseñado con las siguientes condiciones: = 120V, = 230V, = 300mA, = 100 kHz, operando en BCM bajo condiciones de carga completa y DCM bajo condiciones de carga ligera.
Procedimiento de diseño del convertidor elevador BCM
Cálculo de la inductancia
Si el convertidor elevador opera en BCM, la relación de conversión de voltaje para CCM viene dada por:
dónde es el voltaje de entrada. es el voltaje de salida.y Esta es la relación de trabajo del interruptor principal. La corriente máxima del inductor (que es la misma que la corriente máxima del interruptor) se puede calcular como:
El valor promedio de la corriente del diodo de refuerzo durante un período de conmutación es igual a la corriente del LED, por lo que el valor crítico de la inductancia de refuerzo en BCM se puede obtener como
dónde Corriente nominal de salida LED.
Selección de MOSFET de potencia
El MOSFET de potencia para el interruptor principal debe elegirse teniendo en cuenta las tensiones de voltaje y corriente en el interruptor. La tensión de tensión del interruptor en la topología de impulso es la misma que la tensión de salida. Considere reducir la potencia al seleccionar MOSFET de potencia y, en general, agregue un margen del 20 %.
La corriente rms del interruptor viene dada por:
Las pérdidas por conducción del MOSFET de potencia son la corriente rms y su Elija un MOSFET de potencia adecuado siempre que las pérdidas por conducción sean aceptables.
Características principales
A continuación se describen las características principales de FAN7340 y el principio de funcionamiento con protección del IC contra fallas de la cadena de LED.
Bloqueo por subtensión Vcc (UVLO)
Para evitar el mal funcionamiento del IC con un voltaje de suministro bajo, el bloqueo por bajo voltaje (UVLO) apaga el IC cuando cae el voltaje de suministro. Por debajo de 8,0 V (típico). El circuito UVLO opera para prohibir el suministro de energía al IC.
Establecido a 9,0 V (típico).
Diseño de circuito de compensación de pendiente
La Figura 2 muestra el circuito interno/externo asociado con la red de compensación de pendiente.
Dado que los convertidores elevadores funcionan en CCM (frecuencia constante) durante los transitorios, se requiere una compensación de pendiente para garantizar la estabilidad del convertidor. Esto se puede lograr eligiendo R1 apropiadamente.
La Figura 3 muestra la corriente del inductor y las formas de onda en el nodo VSC interno. m1 es la pendiente de la corriente del inductor durante el tiempo de subida y m2 es la pendiente durante el tiempo de caída.