DC/DC LED Treiberbaugruppe

Die DC/DC LED Treiberbaugruppe basiert auf einem Schaltregler IC FL7760B von ON Semiconductor speziell für das Treiben von LED Lasten.

Schaltungsbeschreibung

Stromlaufplan der DC/DC LED Treiberbaugruppe

Der Strom durch die LED wird durch den Wert eines Shuntwiderstands R1 festgelegt. Ein DIM Eingang am Schaltregler ermöglicht das analoge Dimmen oder PWM Dimmen der LED.

Der Schaltregler regelt den Strom so, dass über R1 200 mV abfallen. Bei einem Widerstandswert von 0,15 Ohm für R1 stellt sich also ein Strom durch die LED von 1,3 A ein.

Der Widerstand R2 hält das DIM Signal auf 0 V, wenn keine Signalquelle angeschlossen ist oder solange der ansteuernde Controller hochohmige Ausgänge hat (z.B. während dem Programmieren oder beim Einschalten der Versorgungsspannung).

Der Tiefpass aus R3 und C6 filtert eingekoppelte HF Störsignale auf der DIM Leitung heraus und sorgt für ein sauberes Signalbild am DIM Eingang des Schaltreglers.

Der Kondensator C2 puffert und stabilisiert eine interne 5V Spannungsquelle des Schaltreglers.

Die Kondensatoren C3, C4 und C5 puffern Energie für die Lastspitzen des Schaltreglers.

Der Transistor Q1 ist das schaltende Element des Schaltreglers. Wenn der Transistor eingeschaltet wird, steigt der Strom durch die LED und die Induktivität L1 an. Die Stromanstiegsgeschwindigkeit wird dabei durch die Induktivität begrenzt. Die Stromstärke steigt aber immer weiter an.

Während der Strom durch den Transistor Q1 fließt, wird in der Induktivität Energie in Form eines Magnetfeldes eingespeichert. Der Stromfluss durch R1 und essen Spannungsabfall sind dabei direkt proportional. Daher misst der Schaltregler den aktuellen Stromfluss über den Spannungsabfall an R1. Steigt der Spannungsabfall auf über 0,2 V + 15%, so wird der Transistor Q1 aus geschaltet und der Strom steigt nicht weiter an.

Die Energie, die bisher in die Induktivität L1 eingespeichert wurde, fließt nun aus dem magneteschen Feld ab. Die Stromrichtung ist dabei identisch zum verherigen Stromfluss durch die Induktivität L1. Da der Strom nun aber nicht mehr durch den Transistor fließen kann, da dieser gesperrt ist, fließt der Strom nun durch die Diode D1. Nun bilden also L1, D1, R1 und die LED einen geschlossenen Stromkreis.

Da die gespeicherte Energie der Induktivität nun abnimmt, kann Sie den Strom nicht länger in der gleichen höhe fließen lassen. Der Stromfluss verringert sich.

Der Strom wird dabei nachwievor über den Spannungsabfall an R1 durch den Schaltregler überwacht. Liegt der Spannungsabfall durch den nun geringeren Stromfluss unter 0,2V – 15%, so wird der Transistor Q1 wieder eingeschaltet und der Strom durch die Induktivität steigt wieder.

Dies beschreibt einen Takt des Schaltreglers. Pro Sekunde finden bis zu 1000000 solcher Zyklen statt. Der Schaltregler arbeitet also mit einer Schaltfrequenz von bis zu 1 MHz. Die tatsächliche Schaltfrequenz in der Applikation hängt von der gewählten Induktivität und der Last ab.

Layout

Das Layout ist so aufgebaut, dass die Schaltreglerkomponenten so nah wie möglich beieinander liegen, da die aufgespannten Flächen zwischen den Leitungen mit schnellen Strom- und Spannungsänderungen Funkstörsingnale aussenden. Durch die kompakte Bauweise und einer entsprechenden Massefläche wird die Störaussendung minimiert.

Integration

Für die Warnleuchte werden 40 DC/DC LED Treiberbaugruppen verwendet.