controlador de LED de 60V, síncrono, reductor de corriente alto

Introducción

El significado del término «LED de alta potencia» está cambiando rápidamente. Aunque un LED de 350 mA podía merecer fácilmente el nombre de «alta potencia» hace unos años, no estaba a la altura de los actuales LED de 20 A o diodos láser de 40 A. Los LED de alta potencia se utilizan ahora en proyectores DLP, equipos quirúrgicos, iluminación de escenarios, iluminación de automóviles y otras aplicaciones en las que tradicionalmente se utilizaban bombillas de alta intensidad. Para satisfacer los requisitos de salida de luz de estas aplicaciones, a menudo se utilizan LEDs de alta potencia en serie. El problema es que varios LEDs conectados en serie requieren un circuito controlador de LED de alto voltaje. El diseño de los controladores de LED se complica aún más por las aplicaciones que requieren una respuesta rápida de la corriente del LED a las señales de regulación PWM.

El LT3763 es un controlador reductor síncrono DC/DC de 60V diseñado para regular con precisión la corriente de los LEDs hasta 20A con una rápida regulación PWM. Es una versión de mayor voltaje de su predecesor, el LT3743. Puede utilizarse en muchas otras aplicaciones gracias a sus tres bucles de control adicionales:

  1. Un bucle de control de la tensión de salida permite un funcionamiento con tensión de salida constante. Se puede utilizar para proporcionar una protección de LEDs abiertos o una terminación de carga para un cargador de baterías.
  2. Se puede utilizar un segundo bucle de control de corriente para establecer un límite de corriente de entrada.
  3. Se puede utilizar un bucle de control de la tensión de entrada para el seguimiento de la potencia máxima (MPPT) en aplicaciones alimentadas con energía solar.
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entrada de 48 V, salida de 35 V, controlador LED de 10 A optimizado para la eficiencia

La figura 1 muestra un diseño que proporciona 350W de potencia de salida para accionar hasta siete LEDs en serie desde una fuente de 48V. En este nivel de potencia tan alto, la disipación de energía es una preocupación importante, por lo que es esencial una alta eficiencia. Cada 1% de mejora de la eficiencia reduce la pérdida en 3,5 W, lo que es significativo si el presupuesto total de pérdida de energía es inferior a 7 W. Este circuito está optimizado para funcionar con un 98,2% de eficiencia a plena carga: la figura 2 muestra que la eficiencia alcanza el 98% cuando la corriente del LED es superior a 3A y alcanza un máximo del 98,4% a ~6A.

Figura 1. Entrada de 48V a salida de 35V, 10A.

Figura 2. Eficiencia del circuito de 48V de entrada a 35V de salida.

A altas tensiones, las pérdidas de conmutación de los MOSFET y del inductor superan las pérdidas de conducción. La frecuencia de conmutación se ajusta a 200 kHz para minimizar las pérdidas de conmutación y mantener un tamaño de solución pequeño. A plena carga, el punto caliente de este circuito son los MOSFET superiores, que se estabilizan a menos de 50 °C de aumento de temperatura, un rango muy cómodo para los MOSFET.

entrada de 36V a salida de 20V, controlador LED de 10A con la regulación PWM más rápida

La regulación PWM de los LEDs es el método de regulación estándar para aplicaciones de iluminación de alta potencia y alto rendimiento. La rápida respuesta de la corriente del LED a una señal PWM es importante en las aplicaciones de producción de imágenes, como los proyectores DLP. La figura 3 muestra el LT3763 en una aplicación optimizada para la atenuación rápida de LEDs mediante PWM.

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Figura 3. Entrada de 36V a salida de 20V, 10A.

Para conseguir una rápida respuesta de la corriente del LED a la señal PWM, el LT3763 incluye muchas características innovadoras. Para una tensión de entrada determinada, cuanto más pequeño sea el inductor, más rápido aumentará la corriente del inductor, lo que dará lugar a una respuesta más rápida de la corriente del LED. Este circuito tarda sólo unos microsegundos en alcanzar la corriente completa del LED desde la corriente cero cuando se activa una señal de atenuación PWM. La figura 4 muestra el rendimiento en la aplicación de regulación PWM. La eficiencia es del 97% a plena carga.

Figura 4. Rendimiento de la regulación PWM del circuito de la figura 3.

Cargador de baterías con energía solar

El LT3763 también puede regular su tensión de entrada ajustando su corriente de salida. Esto es útil para las aplicaciones que necesitan hacer un seguimiento de la potencia de entrada máxima, como en un cargador de baterías alimentado por energía solar.

Cada panel solar tiene un punto de potencia máxima de salida que depende de la iluminación del panel, la tensión y la corriente de salida del panel. En general, la máxima potencia se consigue manteniendo la tensión del panel dentro de un pequeño rango, reduciendo la corriente de salida cuando sea necesario para evitar que la tensión del panel se salga de ese rango. Esto se llama seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT).

El bucle de control de la tensión de entrada del LT3763 mantiene la tensión del panel dentro del rango del punto de máxima potencia ajustando la corriente de salida. El funcionamiento a corriente constante y tensión constante (CCCV) y la función C/10 hacen de esta pieza una elección natural para las aplicaciones de cargador de baterías.

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Conclusión

El LT3763 es un controlador de controlador LED reductor de 60 V, síncrono y de alta corriente, que puede utilizarse para controlar los últimos LEDs de alta potencia, con una rápida respuesta de atenuación PWM si es necesario. El LT3763 no se limita a las aplicaciones de controladores de LED, con sus tres lazos adicionales de control de tensión y corriente y otras potentes funciones.

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