Circuit de pilote à LED-Backlight Affichage automobile utilisant LP8864-Q1

Fondamentalement, il est conçu pour alimenter efficacement les LED de votre voiture.

Il a ces quatre puits de courant de haute précision qui font quelque chose appelé déphasage. Ce qui est soigné, c'est que ce déphasage s'ajuste automatiquement en fonction du nombre de canaux que nous utilisons. Il est donc flexible en fonction de la configuration.

Nous pouvons contrôler la luminosité LED de manière importante en utilisant l'interface I²C ou l'entrée PWM. Pensez-y comme avoir un gradateur mais beaucoup plus précis.

Le contrôleur Boost a également cette chose adaptative en cours où elle contrôle la tension de sortie en fonction des tensions de la hauteur des puits de courant LED.

Ce que cela fait est super intelligent: il réduit la consommation d'énergie en peaufinant la tension de boost pour être juste suffisant pour ce dont nous avons besoin. Il s'agit d'être efficace. De plus, le LP8864-Q1 possède une fréquence réglable à large gamme qui l'aide à éviter de jouer avec la bande radio AM. Personne ne veut de statique quand ils écoutent des airs.

Et il y en a plus! Le LP8864-Q1 peut faire une gradation hybride PWM et une gradation de courant analogique. C'est génial car il abaisse l'EMI (interférence électromagnétique), rend les LED plus longues et rend l'ensemble du système optique plus efficace.

Schéma de bloc fonctionnel

Détails d'épingle

Tableau 4-1. Fonctions de broches HTTSOP

Tableau 4-2. Fonctions de la broche QFN

Notes maximales absolues

(Valide sur la plage de température en l'air libre de fonctionnement sauf indication contraire)

Notes:

1. Le dépassement de ces cotes maximales absolues peut entraîner des dommages permanents à l'appareil. Ces limites n'indiquent pas la plage de fonctionnement fonctionnelle. Le fonctionnement au-delà des conditions recommandées peut réduire la fiabilité, les performances d'impact ou raccourcir la durée de vie.
2. Les valeurs de tension sont mesurées par rapport aux broches GND.
3. Pour les applications avec une dissipation de puissance élevée et une résistance thermique, la température ambiante peut nécessiter une rétrécation. La température ambiante maximale (T_A-MAX) est influencée par la limite de température de la jonction (t_j-max = 150 ° C), la dissipation de puissance (P), la résistance thermique à la jonction à bord et le gradient de température (ΔT_BA) entre la carte système et l'air environnant. La relation est:
   T_a-max = t_j-max - (θ_jb × p) - Δt_ba
4. L'appareil comprend un mécanisme d'arrêt thermique interne, pour éviter la surchauffe. L'arrêt se produit à peu près T_j = 165 ° C et reprend un fonctionnement normal, quand T_j = 150 ° C .

Conditions de fonctionnement recommandées

(Valide sur la plage de température en l'air libre de fonctionnement sauf indication contraire)

Notes:

1. Toutes les valeurs de tension sont référencées aux broches GND.

Diagramme de circuit

Description détaillée

D'accord, donc le LP8864-Q1 est ce pilote LED à haute efficacité qui est parfait pour les trucs automobiles. Nous parlons de choses comme ces affichages d'infodivertissement fantaisie, les grappes d'instruments de votre voiture et même les affichages de tête (HUD), ainsi que d'autres systèmes de rétro-éclairage LED.

Fondamentalement, s'il éclaire quelque chose dans votre voiture, cette puce pourrait être derrière.

Maintenant, par défaut, vous pouvez contrôler à quel point les LED utilisent une entrée PWM qui est assez standard. Mais obtenez ceci, vous pouvez également modifier la luminosité à travers l'interface I2C qui vous donne une certaine flexibilité.

Pour configurer les choses, nous avons ces résistances externes que vous connectez à des broches spécifiques - BST_FSET, PWM_FSET et ISET. Ces résistances vous permettent de définir des paramètres clés comme la fréquence de boost, la fréquence PWM LED et la quantité de courant va à ces chaînes LED.

Il y a aussi cette broche INT qui ressemble à un journaliste de défaut. Si quelque chose ne va pas, il vous informera et vous pouvez effacer l'état via l'interface I2C ou automatiquement lorsque la broche en est bas.

Cette puce est tout au sujet de cette gradation PWM pure et dispose de six pilotes actuels LED, chacun poussant jusqu'à 200ma. Mais c'est là que cela devient polyvalent, vous pouvez gangser ces sorties ensemble si vous avez besoin de conduire des LED à courant supérieur.

La résistance ISET définit le courant de pilote LED maximal et vous pouvez l'affiner encore plus loin en utilisant le registre LEDX_CURRENT contrôlé par I2C [11: 0].

La résistance PWM_FSET est ce que vous utilisez pour définir la fréquence PWM de sortie LED tandis que la résistance LED_SET vous indique combien de chaînes LED sont actives. Selon la façon dont vous le configurez, l'appareil ajuste automatiquement le décalage de phase.

Par exemple, si vous êtes en mode à quatre cordes, chaque sortie est décalée de phase de 90 degrés (360 ° / 4). Et n'oubliez pas, toutes les sorties que vous n'utilisez pas doivent être liées à GND qui les désacent et s'assure qu'elles ne gâchent pas le contrôle de tension adaptative ou ne provoquent pas de fausses alertes de défaut LED.

Pour que tout fonctionne efficacement, il existe un diviseur de résistance entre Vout et la broche FB qui définit la tension de boost maximale.

La partie fraîche est que l'appareil regarde constamment les tensions des chaînes LED actives et ajuste la tension de boost au niveau le plus bas dont il a besoin. Vous pouvez définir la fréquence de commutation de boost n'importe où de 100 kHz à 2,2 MHz à l'aide de la résistance BST_FSET.

De plus, il a une fonction de démarrage en douceur pour garder le tirage au courant de votre alimentation à faible alimentation lors de son démarrage. Et il peut même gérer un FET de ligne électrique externe pour arrêter la fuite de batterie lorsqu'il est éteint tout en vous offrant un certain isolement et une protection des défauts.

Le LP8864-Q1 est un appareil remarquable qui est chargé de nombreuses capacités de détection de défauts lorsqu'il s'agit d'assurer la fiabilité et la protection du système. Laissez-nous entrer dans les détails de ce qui rend ce chauffeur si robuste!

Caractéristiques complètes de détection des défauts:

Détection des chaînes LED ouvertes ou court-circuites: Cette fonctionnalité est cruciale, car elle identifie les défauts des chaînes LED empêchant un chauffage excessif qui pourrait se produire s'il y a un circuit ouvert ou court-circuit. Cela signifie que nous pouvons protéger nos systèmes des dommages potentiels en raison des LED défectueuses.

Détection des LED court-circuités au sol: Le LP8864-Q1 surveille les situations où les LED pourraient par inadvertance à la terre qui est une autre couche de sécurité sur laquelle nous pouvons compter.

Surveillance des valeurs de résistance externe: Il garde un œil sur les résistances externes connectées à diverses broches comme ISET, BST_FSET, PWM_FSET, LED_SET et MODE. Si une résistance sort de la portée, nous serons informés de nous permettant de prendre des mesures correctives avant que des problèmes ne dégénèrent.

Boost Protection du circuit: Cette caractéristique sauvegarde des conditions de surintensité et de surtension dans le convertisseur Boost garantissant que nos circuits fonctionnent dans des limites de sécurité.

Protection sous tension pour l'appareil (VDD UVLO): Le LP8864-Q1 surveille en continu la tension à la broche VDD. S'il détecte des conditions de basse tension, nous pouvons empêcher le dysfonctionnement avant même qu'il ne commence.

Protection de surtension pour l'entrée VIN (VIN OVP): Il détecte une tension excessive à la broche VSense_P, ce qui aide à protéger notre appareil des dommages potentiels en raison de pointes à haute tension.

Protection sous tension pour l'entrée VIN (VIN UVLO): Semblable à son homologue VDD, cette fonctionnalité détecte des conditions basse tension via la broche UVLO, ajoutant une couche de sécurité supplémentaire pour notre puissance d'entrée.

Protection de surintensité pour l'entrée VIN (VIN OCP): En surveillant la différence de tension entre les broches VSENSE_P et VSENSE_N, elle nous aide à détecter un tirage au courant excessif qui est crucial pour maintenir l'intégrité opérationnelle.

Caractéristiques principales

Interface de contrôle:

En (Activer l'entrée): Considérez-le comme l'interrupteur ON / OFF pour le LP8864-Q1. Lorsque la tension à la goupille en dépasse au-dessus d'un certain point (Venih), le périphérique se propage. Lorsqu'il tombe en dessous d'un autre point (veillon), il s'arrête. Quand c'est allumé, tous les trucs internes commencent à fonctionner.

PWM (Modulation de la largeur d'impulsion): C'est la façon par défaut dont nous contrôlons la luminosité des puits de courant LED. Fondamentalement, il ajuste le cycle de service pour diminuer ou égayer les LED.

Int (interruption): c'est comme une alarme de défaut. Il s'agit d'une sortie à drain ouvert qui nous dit quand quelque chose ne va pas.

SDA et SCL (interface I2C): ce sont les lignes de données et d'horloge pour l'interface I2C. Nous les utilisons pour contrôler la luminosité des puits actuels et pour lire toutes les conditions de défaut pour les diagnostics.

BST_SYNC: Cette broche est destinée à la fréquence de commutation du convertisseur Boost. Vous pouvez lui nourrir un signal d'horloge externe pour contrôler le mode horloge Boost.

Le périphérique détecte automatiquement une horloge externe au démarrage. S'il n'y a pas d'horloge externe, il utilise sa propre horloge interne.

Vous pouvez également attacher cette broche à VDD pour activer une fonction de spectre d'écart de boost ou l'attacher à GND pour le désactiver.

PIN ISET: Nous l'utilisons pour définir le niveau de courant maximum pour chaque chaîne LED.

Paramètre de fonction:

BST_FSET PIN: Utilisez-le pour définir la fréquence de commutation de boost en connectant une résistance entre cette broche et cette masse.

PWM_FSET PIN: Cela définit la fréquence de gradation PWM de sortie LED à l'aide d'une résistance à la terre.

Pin de mode: Cette broche définit le mode de gradation à l'aide d'une résistance externe à la terre.

LED_SET PIN: Utilisez-le pour configurer la configuration LED avec une résistance à la masse.

PIN ISET: Cela définit le niveau de courant LED maximal par broche Outx.

Alimentation de l'appareil (VDD):

La broche VDD fournit l'énergie à toutes les parties internes du LP8864-Q1. Vous pouvez utiliser une alimentation 5 V ou 3,3 V, généralement à partir d'un régulateur linéaire ou d'un convertisseur DC / DC, en vous assurant qu'il peut gérer au moins 200 mA de courant.

Activer (en):

Le LP8864-Q1 ne s'active que lorsque la tension à la broche EN est au-dessus d'un certain seuil (VENIH) et se désactive lorsque la tension tombe en dessous d'un autre seuil (Venil).

Tous les composants analogiques et numériques deviennent actifs une fois que le LP8864-Q1 est activé via la broche en. Si la broche EN n'est pas active, l'interface I2C et la détection des défauts ne fonctionneront pas.

Pompe à charge

Vérirons maintenant comment nous pouvons gérer la situation de la pompe de charge dans notre configuration. Fondamentalement, nous avons une pompe de charge réglementée intégrée qui peut être un réel atout pour fournir le lecteur de porte pour le FET externe du contrôleur Boost. Voici le scoop:

La chose cool est donc que cette pompe de charge peut être activée ou désactivée automatiquement. Il détermine si le VDD et la broche CPump sont connectés ensemble. Si la tension au VDD est inférieure à 4,5 V, la pompe de charge démarre pour générer une tension de porte 5V. C'est ce dont nous avons besoin pour conduire ce FET de commutation externe externe.

Maintenant, si nous allons utiliser la pompe de charge, nous devrons faire éclater un condensateur de 2,2 µF entre les broches C1N et C1P. Cela l'aide à faire son truc.

D'un autre côté, si nous n'avons pas besoin de la pompe de charge, alors pas de soucis! Nous pouvons laisser les broches C1N et C1P non connectées. N'oubliez pas d'attacher les épingles CPump à VDD.

Que nous utilisons ou non la pompe de charge, nous avons besoin d'un condensateur CPump de 4,7 µF qui stocke de l'énergie pour le conducteur de la porte. Il est super important que ce condensateur CPump soit utilisé dans les deux scénarios (pompe de charge activé ou désactivé) et nous voulons le placer aussi près que possible avec les broches CPump.

Fondamentalement, si la pompe de charge est activée, nous avons quelques bits d'état qui peuvent nous donner des informations utiles.

Tout d'abord, nous avons le bit cpcap_status. Ce gars nous dit si un condensateur de mouches a été détecté. C'est comme une petite confirmation que tout est correctement connecté.

Suivant theres le bit cp_status. Celui-ci nous montre l'état de tout défaut de pompe de charge. Si quelque chose se passe mal avec la pompe de charge, ce bit nous le fera savoir. Et il génère également un signal int qui ressemble à une alerte selon laquelle quelque chose a besoin de notre attention.

Maintenant, voici une fonctionnalité pratique: si nous ne voulons pas que le défaut de pompe de charge provoque une interruption sur la broche int, nous pouvons utiliser le bit CP_int_en pour l'empêcher. Cela peut être utile si nous voulons gérer le défaut d'une manière différente ou si nous ne voulons pas être constamment interrompus par celui-ci.

Boost Stage du convertisseur

Donc, fondamentalement, nous parlons d'un contrôleur Boost qui est comme un dispositif de remontée de tension dans les circuits. Plus précisément, le LP8864-Q1 utilise le contrôle de courant de courant pour gérer cette conversion Boost DC / DC, c'est ainsi que nous obtenons la bonne tension pour les LED.

Le concept Boost fonctionne à l'aide d'une topologie contrôlée en mode actuel et il a cette limite de courant du cycle par cycle en cours. Il garde un œil sur le courant en utilisant une résistance de sens qui est connectée entre ISN et ISNSGND.

Si nous utilisons une résistance sensorielle de 20 mΩ, nous examinons une limite de courant 10A cycle par cycle. Selon ce que nous faisons, cette résistance de sens pourrait être de 15 mΩ à 50mΩ.

Nous pouvons également définir la tension de boost maximale à l'aide d'un diviseur de résistance FB externe qui est connecté entre Vout et FB.

Chez BST_FSET, une résistance externe permet de régler la fréquence de commutation de boost entre 100 kHz et 2,2 MHz, comme indiqué dans le tableau suivant. Une résistance précise à 1% est nécessaire pour garantir un fonctionnement correct.

Booster la limite de courant du cycle par cycle

La tension qui existe entre ISNS et ISNSGND joue ici un rôle crucial car il est utilisé à la fois pour la détection actuelle du contrôleur Boost DC / DC et les paramètres de la limite de courant du cycle par cycle.

Maintenant, lorsque nous atteindrons cette limite de courant de cycle par cycle, le contrôleur éteindra immédiatement le MOSFET de commutation. Ensuite, dans le cycle de commutation suivant, il le rattrapera à nouveau. Ce mécanisme agit comme une sauvegarde courante pour tous les composants DC / CC apparentés tels que l'inductance, la diode Schottky et la commutation de MOSFET, garantissant que le courant ne dépasse pas leurs limites maximales.

Et cette limite de courant de cycle par cycle ne donnera pas naissance à des défauts de l'appareil.

où, visns = 200 mV

Contrôleur MIN ON / DORY

Le tableau ci-dessous montre le temps de marche / désactivation le plus court pour le contrôleur DC / CC Boost de l'appareil. La disposition du système doit accorder une attention particulière au temps de désactivation minimum. Les temps croissants et décroissants du nœud SW sont censés être supérieurs à la période minimale hors durée pour empêcher le MOSFET de ne pas être désactivé par le contrôleur.

Boost Contrôle de tension adaptative

Boost Contrôle de tension adaptative avec le convertisseur Boost DC / DC LP8864-Q1 est responsable de la génération de la tension d'anode pour nos LED. Lorsque tout fonctionne en douceur, la tension de sortie de boost s'ajuste automatiquement en fonction des tensions de la hauteur de la tête du puits de puits de courant LED. Cette caractéristique utile est connue sous le nom de contrôle adaptatif Boost.

Pour définir le nombre de sorties LED que nous souhaitons utiliser, nous utilisons simplement la broche LED_SET. Seules les sorties LED actives sont surveillées pour gérer cette tension de boost adaptative. Si des chaînes LED rencontrent des défauts ouverts ou courts, ils sont rapidement exclus de la boucle de commande de tension adaptative garantissant que nous maintenons des performances optimales.

La boucle de commande garde un œil sur les tensions de broches du pilote LED et si l'une des sorties LED diminue en dessous du seuil de la salle Vhead, il augmente la tension de boost. Inversement, si l'une de ces sorties atteint le seuil de la salle Vhead, la tension de boost est abaissée en conséquence. Pour une représentation visuelle de la façon dont cette mise à l'échelle automatique fonctionne basée sur la tension Outx-Pin, Vheadroom et Vheadroom_hys, nous pouvons nous référer à la figure ci-dessous.

Le diviseur résistif composé de R1 et R2 joue un rôle crucial en définissant à la fois les niveaux minimum et maximum pour la tension de boost adaptative. Fait intéressant, le circuit de rétroaction fonctionne de manière cohérente dans Boost et les topologies séparées. Lorsque nous choisissons notre tension de boost maximale, il est essentiel de baser cette décision sur la spécification de tension de chaîne LED maximale; Nous avons besoin d'au moins 1 V supérieur à ce maximum pour nous assurer que notre évier actuel fonctionne correctement.

Avant d'activer les pilotes LED, nous entamons une phase de démarrage où le boost atteint son niveau initial - à environ 88% de la plage entre les tensions de boost minimum et maximale. Une fois que nos canaux de pilote LED sont opérationnels, la tension de sortie Boost continue de s'ajuster automatiquement en fonction des tensions PIN Outx.

De plus, le diviseur de résistance de broches FB est déterminant dans la mise à l'échelle non seulement les niveaux de protection contre la surtension de surtension (OVP) et les niveaux de protection contre les surintensités (OCP), mais gère également les niveaux de court-circuit dans des applications comme les HUD.

Diviseur FB employant la technique de deux résistance

La tension de sortie de boost et la masse sont connectés via un circuit de diviseur à deux résistances dans une configuration FB-PIN standard.

L'équation ci-dessous peut être utilisée pour calculer la tension de boost la plus élevée. Lorsque des chaînes LED entières restent débranchées ou lors de la détection de chaîne ouverte, la tension de boost maximale peut être obtenue.

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

où

• Vref = 1,21v
• ISEL_MAX = 38,7 µA
• R1 / R2 La plage recommandée normale est de 7 à 15

La tension de chaîne LED minimale doit être supérieure à la tension de boost minimale. Cette équation est utilisée pour déterminer la tension de boost minimale:

Vboost_min = ((r1 / r2) + 1) × vref

où

• Vref = 1,21v

Le contrôleur Boost arrête de changer le FET Boost et définit le bit BSTOVPL_STATUS lorsque le niveau Boost OVP_LOW est atteint. Tout au long de cet état, les pilotes LED restent opérationnels et lorsque le niveau de sortie de boost baisse, le boost revient à son mode ordinaire. La tension de boost actuelle provoque un décalage dynamique du seuil de basse tension Boost OVP. L'équation ci-dessous peut être utilisée pour le calculer:

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

où

• VFB_OVPL = 1,423V
• Vref = 1,21v

Le contrôleur Boost passe au mode de récupération des défauts et définit le bit BSTOVPH_STATUS une fois que le niveau OVP_HIGH Boost est atteint. L'équation suivante est utilisée pour déterminer le seuil Boost OVP haute tension, qui varie également dynamiquement avec la tension de boost de courant: