LED-Beleuchtung
Neue ICs unterstützen modulares Leuchten-Design
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Elektromagnetischen Störungen vorbeugen
Das größte Problem, mit dem der Designer bei der Einführung dieser Architektur konfrontiert wird, ist das Vermeiden von unerwünschten elektromagnetischen Störungen und Restwelligkeiten, die durch die vielen Schaltvorgänge auf der Leiterplatte entstehen. Zur Vermeidung solcher Störungen werden die PWM-Ansteuerungen üblicherweise mit derselben Taktfrequenz synchronisiert. An sich ist das leicht auszuführen, aber empfindliche Komponenten bleiben dabei immer noch dem Risiko der Beschädigung durch Wechselstromspitzen ausgesetzt. Störungen werden an den Flanken von Stromschaltzyklen erzeugt. In einem System mit mehreren synchronisierten Treiberschaltungen überlagern sich die erzeugten Wechselströme, wodurch eine hohe Wechselstromspitze entsteht. Um die Beschädigung anderer Komponenten der Schaltung zu vermeiden, muss die Wechselstromspitze niedrig gehalten werden. Eine Möglichkeit hierzu sind phasenverschobene Stromimpulse, so dass diese nicht gleichzeitig auftreten. Der Effektivwert des Wechselstroms bleibt dabei gleich, aber die Wechselstromspitze ist deutlich niedriger.
In der Vergangenheit wäre ein solches Konzept für eine LED-Stromversorgung nicht ohne weiteres machbar gewesen. Durch die Fortschritte in der Halbleiterindustrie ist die Einführung eines solchen Designs viel einfacher als zuvor. Die neue Produktfamilie digitaler Steuerungen mit dem Namen Masterlux wurde von STMicroelectronics dazu entwickelt, die für heutige LED-Stromversorgungskonzepte benötigten Funktionen einschließlich der Phasenverschiebung zu ermöglichen.
Im STLUX385A, dem ersten Masterlux-Bauteil, wird die Phasenverschiebung von Schaltvorgängen durch eine SMED (State Machine Event Driven) genannte Digitalschaltung ermöglicht. Ein SMED-Peripherieblock ist ein in Hardware implementierter Zustandsautomat, der mit 96 MHz Taktfrequenz arbeitet und durch interne oder externe Ereignisse getriggert wird. Mit SMED können die Funktionen, die ein traditioneller Mikrocontroller durch analoge Blöcke liefert, ersetzt und ergänzt werden. Wird er als Steuerung für den LED-Treiber verwendet, kann der SMED-Block die Regelschleife schließen oder den Treiber bei Erkennung eines Überstroms oder Kurzschlusses automatisch abschalten. Da SMED-Blöcke vollständig in Hardware implementiert sind, garantieren sie eine kürzere Reaktionszeit auf Ereignisse, als dies bei Interrupt-gesteuerten Mikrocontrollern der Fall ist. Das bedeutet, dass die erforderliche Einschaltdauer für jeden LED-Kanal deterministisch ausgeführt wird, was eine genaue und zuverlässige Regelung der Lichtintensität ermöglicht.
STLUX385A enthält sechs SMED-Blöcke, von denen jeder zur Regelung eines PWM-LED-Treibers verwendet werden kann. Der Treiber selbst ist außerhalb der Steuerung realisiert, z.B. durch einen diskreten Abwärtsspannungsregler. STMicroelectronics stellt ein Entwicklungs-Tool für die SMED-Peripherieblöcke zur Verfügung. Darin enthalten ist ein grafischer SMED-Konfigurator, der direkt C-Code erzeugt. Der Entwickler gibt die Anzahl der LEDs je Kanal, die LED-Spezifikationen sowie den erforderlichen durchschnittlichen Stromfluss durch die LEDs ein und das Tool berechnet die erforderlichen Tastverhältnisse und PWM-Konfigurationen. Der STLUX385A kann darüber hinaus die im Lauf der Zeit abnehmende LED-Lichtleistung automatisch kompensieren, indem am Anfang der LED-Lebensdauer mit kleinerem Strom begonnen und bis zum Lebensdauerende der LED-Strom bis zum Maximum erhöht wird.
- Neue ICs unterstützen modulares Leuchten-Design
- Eine neue modulare Architektur
- Elektromagnetischen Störungen vorbeugen
- Ein Beispiel-Design
- Zusätzliche Vorteile
- Literatur und Lebenslauf des Autors
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
LED-Lebensdauer
Spontan-Temperaturregelung für LED-Lampen
Stromversorgung für LED-Beleuchtungen
Für den Einsatz in industriellen Umgebungen
