LED-Backlight-Treiberschaltung des Automobilanzeigens mit LP8864-Q1

Grundsätzlich wird es zur effizienten Leistung der LEDs in Ihrem Auto gemacht.

Es hat diese vier hochpräzisen Stromsögen, die so etwas bezeichnen, die als Phasenverschiebung bezeichnet werden. Was ordentlich ist, ist, dass sich diese Phasenverschiebung automatisch anhand der Anzahl der Kanäle anpasst, die wir tatsächlich verwenden. Es ist also je nach Setup flexibel.

Wir können die LED -Helligkeit in großer Weise mit der I²C -Schnittstelle oder dem PWM -Eingang steuern. Stellen Sie sich vor, Sie haben einen Dimmerschalter, aber viel genauer.

Der Boost -Controller hat auch diese adaptive Sache, in der die Ausgangsspannung basierend auf den Spannungen der LED -Stromversenkung steuert.

Was dies tut, ist super intelligent: Es reduziert den Stromverbrauch, indem es die Boost -Spannung so optimiert, dass wir für das sind, was wir brauchen. Es geht darum, effizient zu sein. Außerdem hat der LP8864-Q1 eine verstellbare weitreichende Frequenz, mit der sie nicht mit dem AM-Radio-Band durcheinander bringen kann. Niemand will statisch, wenn sie Melodien hören.

Und es gibt noch mehr! Das LP8864-Q1 kann Hybrid-PWM-Dimm- und Analogstromdimmen durchführen. Dies ist großartig, weil es die EMI senkt (elektromagnetische Interferenzen), die LEDs länger hält und das gesamte optische System effizienter macht.

Funktionales Blockdiagramm

Pinout -Details

Tabelle 4-1. HTTSOP -PIN -Funktionen

Tabelle 4-2. QFN PIN -Funktionen

Absolute maximale Bewertungen

(Gültig über den operativen freien Lufttemperaturbereich, sofern nicht anders angegeben)

Anmerkungen:

1. Das Überschreiten dieser absoluten maximalen Bewertungen kann zu dauerhaften Beschädigungen des Geräts führen. Diese Grenzwerte geben den funktionellen Betriebsbereich nicht an. Der Betrieb über die empfohlenen Bedingungen kann die Zuverlässigkeit, die Auswirkung der Leistung oder die Lebensdauer verkürzen.
2. Spannungswerte werden relativ zu den GND -Stiften gemessen.
3. Bei Anwendungen mit Hochleistungsableitungen und thermischem Widerstand kann die Umgebungstemperatur eine Ableitung erfordern. Die maximale Umgebungstemperatur (T_A-Max) wird durch die Übergangstemperaturgrenze (T_J-Max = 150 ° C), die Leistungsdissipation (P), die Wärmewiderstand und den Temperaturgradienten (ΔT_BA) zwischen der Systemplatine und der umgebenden Luft beeinflusst. Die Beziehung ist:
   T_a-max = t_j-max-(θ_jb × p)-Δt_ba
4. Das Gerät umfasst einen internen thermischen Abschaltungsmechanismus, um eine Überhitzung zu verhindern. Das Herunterfahren erfolgt ungefähr ungefähr T_j = 165 ° C. und nimmt den normalen Betrieb fort, wenn T_j = 150 ° C. .

Empfohlene Betriebsbedingungen

(Gültig über den operativen freien Lufttemperaturbereich, sofern nicht anders angegeben)

Anmerkungen:

1. Alle Spannungswerte werden auf die GND -Stifte verwiesen.

Schaltbild

Detaillierte Beschreibung

Okay, der LP8864-Q1 ist dieser hocheffiziente LED-Treiber, der sich perfekt für Automobilmaterial eignet. Wir sprechen über Dinge wie diese ausgefallenen Infotainment-Displays, die Instrumentencluster in Ihrem Auto und sogar Heads-up-Displays (HUDs) sowie andere LED-Hintergrundbeleuchtungssysteme.

Grundsätzlich könnte dieser Chip dahinter stehen, wenn es etwas in Ihrem Auto beleuchtet.

Nun können Sie standardmäßig steuern, wie hell die LEDs einen PWM -Eingang verwenden, der ziemlich Standard ist. Aber erhalten Sie dies, Sie können die Helligkeit auch über die I2C -Schnittstelle optimieren, was Ihnen eine gewisse Flexibilität bietet.

Für die Einrichtung haben wir diese externen Widerstände, die Sie mit bestimmten Pins herstellen - BST_FSET, PWM_FSET und ISET. Mit diesen Widerständen können Sie wichtige Parameter wie die Boost -Frequenz, die LED -PWM -Frequenz und den Strom an diese LED -Saiten einstellen.

Außerdem gibt es diesen Int -Pin, der wie ein Fehlerreporter ist. Wenn etwas schief geht, wird es Sie wissen und Sie können den Status entweder über die I2C -Schnittstelle oder automatisch löschen, wenn der EN -Pin niedrig wird.

In diesem Chip dreht sich alles um das reine PWM -Dimmen und hat sechs LED -aktuelle Treiber, die jeweils auf 200 mA erhöhen. Aber hier wird es vielseitig.

Der ISET-Widerstand legt den maximalen LED-Treiberstrom fest und Sie können ihn noch weiter mit dem I2C-kontrollierten LEDX_Current [11: 0] -register einstellen.

Der Widerstand von PWM_FSET ist das, um die LED -Ausgabe -PWM -Frequenz festzulegen, während der LED_Set -Widerstand Ihnen mitteilt, wie viele LED -Zeichenfolgen aktiv sind. Abhängig davon, wie Sie es eingerichtet haben, passt das Gerät die Phasenverschiebung automatisch an.

Wenn Sie sich beispielsweise in einem Vier-Saiten-Modus befinden, wird jeder Ausgang phasenverschoben um 90 Grad (360 °/4). Und vergessen Sie nicht, dass alle Ausgänge, die Sie nicht verwenden, an GND gebunden werden müssen, die sie deaktivieren und sicherstellen, dass sie sich nicht mit der adaptiven Spannungsregelung anlegen oder falsche LED -Fehlerbenachrichtigungen verursachen.

Um alles effizient am Laufen zu halten, gibt es einen Widerstand zwischen Vout und dem FB -Pin, der die maximale Boost -Spannung festlegt.

Der kühle Teil ist, dass das Gerät ständig die Spannungen der aktiven LED -Saiten beobachtet und die Boost -Spannung auf den niedrigsten Niveau einstellt, den es benötigt. Sie können die Boost -Schaltungsfrequenz über 100 kHz bis 2,2 MHz mit dem Widerstand von BST_FSET einstellen.

Außerdem hat es eine Soft-Start-Funktion, um das aktuelle Zeichnen von Ihrem Netzteil niedrig zu halten, wenn er startet. Und es kann sogar einen externen Stromversorgungsfet verarbeiten, um die Batterie-Leckage zu stoppen, wenn es ausgeschaltet ist, und bietet Ihnen gleichzeitig einen gewissen Isolations- und Fehlerschutz.

Das LP8864-Q1 ist ein bemerkenswertes Gerät, das mit vielen Fehlererkennungsfunktionen geladen wird, wenn es darum geht, die Zuverlässigkeit und den Schutz der Systeme zu gewährleisten. Lassen Sie uns auf die Details dessen eingehen, was diesen Fahrer so robust macht!

Umfassende Fehlererkennungsmerkmale:

Erkennung offener oder kurzierter LED -Saiten: Diese Funktion ist entscheidend, da sie Fehler in den LED -Saiten identifizieren, die übermäßige Erhitze verhindern, die auftreten können, wenn ein offener oder ein Kurzschluss vorliegt. Dies bedeutet, dass wir unsere Systeme aufgrund fehlerhafter LEDs vor potenziellen Schäden schützen können.

Erkennung von LEDs, die zu Masse gekürzt sind: Die LP8864-Q1 überwacht sich in Situationen, in denen LEDs versehentlich kurz bis merden können, was eine weitere Sicherheitsschicht ist, auf die wir uns verlassen können.

Überwachung externer Widerstandswerte: Es hält die externen Widerstände im Auge, die mit verschiedenen Stiften wie ISET, BST_FSET, PWM_FSET, LED_SET und Modus verbunden sind. Wenn ein Widerstand außerhalb des Bereichs ausgeht, werden wir benachrichtigt, sodass wir Korrekturmaßnahmen ergreifen können, bevor Probleme eskalieren.

Schaltung des Schaltungsschutzes: Diese Funktion schützt im Boost -Konverter gegen Überstrom- und Überspannungsbedingungen, um sicherzustellen, dass unsere Schaltungen innerhalb sicherer Grenzen arbeiten.

Unterspannungsschutz für das Gerät (VDD UVLO): Der LP8864-Q1 überwacht die Spannung am VDD-Pin kontinuierlich. Wenn es niedrige Spannungsbedingungen erkennt, können wir Fehlfunktionen verhindern, bevor es überhaupt beginnt.

Überspannungsschutz für den VIN -Eingang (Vin OVP): Es erfasst übermäßige Spannung am Pin vSense_p, was unser Gerät vor potenziellen Schäden aufgrund von Spitzen mit hoher Spannung schützt.

Unterspannungsschutz für den VIN -Eingang (Vin UVLO): Ähnlich wie bei seinem VDD -Gegenstück erkennt diese Funktion über den UVLO -Pin mit niedriger Spannungsbedingungen und fügt eine zusätzliche Sicherheitsebene für unsere Eingangsleistung hinzu.

Überstromschutz für den VIN -Eingang (VIN OCP): Durch die Überwachung des Spannungsunterschieds zwischen den Stiften vSense_p und vSense_n hilft es uns, übermäßige Stromauszeichnung zu erkennen, was für die Aufrechterhaltung der operativen Integrität von entscheidender Bedeutung ist.

Hauptmerkmale

Steuerschnittstelle:

EN (Eingabe aktivieren): Stellen Sie sich dies als den Ein/Aus-Schalter für den LP8864-Q1 vor. Wenn die Spannung am EN -Pin über einen bestimmten Punkt (venih) geht, erhöht sich das Gerät. Wenn es unter einen anderen Punkt (Venil) fällt, wird es geschlossen. Wenn es eingeschaltet ist, beginnt das gesamte interne Zeug zu funktionieren.

PWM (Pulsbreitenmodulation): Auf diese Weise steuern wir die Helligkeit der LED -Stromversorgungen. Grundsätzlich wird der Arbeitszyklus an die LEDs anpasst oder aufhellt.

INT (Interrupt): Dies ist wie ein Fehleralarm. Es ist eine Open-Drain-Ausgabe, die uns sagt, wann etwas schief geht.

SDA und SCL (I2C -Schnittstelle): Dies sind die Daten und Taktlinien für die I2C -Schnittstelle. Wir verwenden diese, um die Helligkeit der aktuellen Waschbecken zu steuern und alle Fehlerbedingungen für die Diagnostik zurückzulesen.

BST_SYNC: Dieser Pin ist für die Schaltfrequenz des Boost -Konverters geeignet. Sie können es ein externes Taktsignal ernähren, um den Boost -Taktmodus zu steuern.

Das Gerät erkennt automatisch eine externe Uhr beim Start. Wenn es keine externe Uhr gibt, verwendet es eine eigene interne Uhr.

Sie können diesen Stift auch an VDD binden, um eine Boost -Spread -Spektrumfunktion zu ermöglichen oder sie an GND zu binden, um sie zu deaktivieren.

ISET PIN: Wir verwenden dies, um den maximalen Stromniveau für jede LED -Zeichenfolge festzulegen.

Funktionseinstellung:

BST_FSET -PIN: Verwenden Sie diese, um die Frequenz der Boost -Schaltungsfrequenz einzustellen, indem Sie einen Widerstand zwischen diesen Stift und Masse anschließen.

PWM_FSET -PIN: Dadurch wird die LED -Ausgangs -PWM -Dimmfrequenz unter Verwendung eines Widerstands zum Boden festgelegt.

Modus -Pin: Dieser Pin legt den Dimmmodus mit einem externen Widerstand auf den Boden fest.

LED_SET -PIN: Verwenden Sie diese, um das LED -Setup mit einem Widerstand zu Boden zu konfigurieren.

ISET -Pin: Dadurch wird der maximale LED -Strom pro Outx -Pin festgelegt.

Geräteversorgung (VDD):

Der VDD-Pin liefert allen inneren Teilen des LP8864-Q1 Strom. Sie können entweder eine 5 -V- oder 3,3 -V -Versorgung verwenden, normalerweise aus einem linearen Regler oder einem DC/DC -Wandler, um sicherzustellen, dass es mindestens 200 mA Strom verarbeiten kann.

Aktivieren (en):

Der LP8864-Q1 aktiviert nur, wenn die Spannung am EN-Pin über einem bestimmten Schwellenwert (venih) liegt, und deaktiviert, wenn die Spannung unter einem anderen Schwellenwert (Venil) fällt.

Alle analogen und digitalen Komponenten werden aktiv, sobald der LP8864-Q1 über den EN-Pin aktiviert ist. Wenn der EN -Pin nicht aktiv ist, funktioniert die I2C -Schnittstelle und die Fehlererkennung nicht.

Ladepumpe

Lassen Sie uns nun überprüfen, wie wir die Ladungspumpensituation in unserem Setup verwalten können. Grundsätzlich haben wir eine integrierte regulierte Ladungspumpe, die ein echtes Gut für die Lieferung des Gate -Laufwerks für den externen FET des Boost -Controllers sein kann. Hier ist die Scoop:

Das Coole ist also, dass diese Ladungspumpe automatisch aktiviert oder deaktiviert werden kann. Es wird herausgefunden, ob VDD und der Cpump Pin miteinander verbunden sind. Wenn die Spannung bei VDD weniger als 4,5 V beträgt, beginnt die Ladungspumpe ein, um eine 5 -V -Gate -Spannung zu erzeugen. Dies ist, was wir benötigen, um diesen externen Boost -Schaltfet zu fahren.

Wenn wir nun die Ladungspumpe verwenden, müssen wir einen Kondensator von 2,2 µF zwischen den C1N- und C1P -Stiften platzieren. Dies hilft ihm, seine Sache zu tun.

Auf der anderen Seite, wenn wir die Ladungspumpe nicht benötigen, dann keine Sorgen! Wir können die C1N- und C1P -Stifte nicht miteinander verbunden lassen. Denken Sie daran, die Cpump -Stifte an VDD zu binden.

Unabhängig davon, ob wir die Ladungspumpe verwenden oder nicht, benötigen wir einen Cpump -Kondensator von 4,7 uF, der Energie für den Gate -Treiber speichert. Es ist sehr wichtig, dass dieser Cpump -Kondensator in beiden Szenarien verwendet wird (aktiviert oder deaktiviert oder deaktiviert) und wir möchten ihn den Cpump -Stiften so nah wie möglich platzieren.

Grundsätzlich haben wir, wenn die Ladungspumpe aktiviert ist, ein paar Statusbits, die uns einige nützliche Informationen geben können.

Zuerst haben wir das bit cpcap_status. Dieser Typ erzählt uns, ob ein Fliegenkondensator festgestellt wurde. Es ist wie eine kleine Bestätigung, dass alles richtig verbunden ist.

Als nächstes gibt es das bit cp_status. Dieser zeigt uns den Status jeglicher Ladepumpenfehler. Wenn mit der Ladungspumpe etwas schief geht, informiert es uns dieses Stück. Und es erzeugt auch ein INT -Signal, das wie eine Warnung ist, dass etwas unsere Aufmerksamkeit braucht.

Jetzt ist hier eine praktische Funktion: Wenn wir nicht möchten, dass der Ladepumpenfehler einen Interrupt auf dem INT-Pin verursacht, können wir das Bit cp_int_en verwenden, um dies zu verhindern. Dies kann nützlich sein, wenn wir den Fehler auf andere Weise bewältigen möchten oder wenn wir nicht ständig von ihm unterbrochen werden möchten.

Steigerung der Konverterstufe

Im Grunde genommen sprechen wir also über einen Boost-Controller, der wie ein Aufstiegsgerät für die Spannung in Schaltungen ist. Insbesondere der LP8864-Q1 verwendet die Strom-Mode-Steuerung, um diese Schub-DC/DC-Konvertierung zu behandeln. Daher erhalten wir die richtige Spannung für die LEDs.

Das Boost-Konzept funktioniert mit einer aktuell moderngesteuerten Topologie und hat diese Sache mit dem Zyklus-für-Zyklus-Current Limit. Es hält den Strom mit einem Sinneswiderstand im Auge, der zwischen ISNS und ISNSGND angeschlossen ist.

Wenn wir einen 20-mΩ-Sinneswiderstand verwenden, betrachten wir eine 10A-Zyklus-Cycle-Strombegrenzung. Je nachdem, was wir tun, kann dieser Sinneswiderstand zwischen 15 mΩ bis 50 mΩ liegen.

Außerdem können wir die maximale Boost-Spannung unter Verwendung eines externen FB-Pin-Widerstandsteilers einstellen, der zwischen Vout und FB verbunden ist.

Bei BST_FSET ermöglicht ein externer Widerstand, dass die Boost -Schaltfrequenz zwischen 100 kHz und 2,2 MHz eingestellt wird, wie in der folgenden Tabelle angegeben. Ein 1% igen genauer Widerstand ist erforderlich, um eine korrekte Funktion zu gewährleisten.

Boost Cycle-by-Cycle-Strombegrenzung

Die Spannung, die zwischen ISNS und ISNSGND besteht, spielt hier eine entscheidende Rolle, da sie sowohl für die Stromerkennung des Boost DC/DC-Controllers als auch für die Einstellungen für die Stromversorgung des Zyklus-Zyklus verwendet wird.

Wenn wir nun diesen Zyklus-für-Zyklus-Strom beschränken, schaltet der Controller sofort das Schaltmosfet aus. Im nächsten Schaltzyklus wird es dann wieder eingeschaltet. Dieser Mechanismus wirkt als häufiger Schutz für alle verwandten DC/DC -Komponenten wie Induktor, Schottky Diode und SchaltmOSFET, um sicherzustellen, dass der Strom nicht über ihre maximalen Grenzen hinausgeht.

Und diese Zyklus-für-Zyklus-Stromgrenze wird nicht zu Fehlern des Geräts führen.

wo, visns = 200mv

Controller min Ein/Aus -Dauer

Die folgende Tabelle zeigt die kürzester Zeit für den Geräte -Boost -DC/DC -Controller. Das Systemlayout muss besondere Aufmerksamkeit auf die minimale Ausnutzungszeit lenken. Die zunehmenden und abnehmenden Zeiten des SW -Knotens sollen größer sein als die minimale Auszahlung, um zu verhindern, dass das MOSFET vom Controller nicht ausgeschaltet wird.

Steigern Sie die adaptive Spannungsregelung

Boost adaptive Spannungsregelung mit dem LP8864-Q1-Boost DC/DC-Konverter ist für die Erzeugung der Anodenspannung für unsere LEDs verantwortlich. Wenn alles reibungslos läuft, passt sich die Boost -Ausgangsspannung selbst automatisch entsprechend den LED -Sink -Spülenspannungsspannungen an. Diese nützliche Funktion ist als adaptive Boost -Kontrolle bekannt.

Um die Anzahl der LED -Ausgänge einzustellen, die wir verwenden möchten, verwenden wir einfach den LED_Set -Pin. Nur die aktiven LED -Ausgänge werden überwacht, um diese adaptive Boost -Spannung zu verwalten. Wenn LED -Strings offene oder kurze Fehler begegnen, werden sie sofort aus der adaptiven Spannungsregelschleife ausgeschlossen, um sicherzustellen, dass wir eine optimale Leistung beibehalten.

Die Kontrollschleife hält die LED -Treiberspannungsspannungen genau im Auge. Umgekehrt wird die Boost -Spannung entsprechend abgesenkt, wenn einer dieser Ausgänge den Schwellenwert der Vheadroom erreicht. Für eine visuelle Darstellung, wie diese automatische Skalierung auf der Grundlage der Outx-Pin-Spannung, Vheadroom und vheadroom_hys basiert, können wir auf Abbildung unten verweisen.

Der aus R1 und R2 bestehende Widerstandsteil spielt eine entscheidende Rolle, indem sie sowohl die minimalen als auch die maximale Werte für die adaptive Boost -Spannung definiert. Interessanterweise arbeitet die Rückkopplungsschaltung konsequent sowohl in Boost- als auch in den separischen Topologien. Wenn wir unsere maximale Boost -Spannung auswählen, ist es wichtig, diese Entscheidung auf die maximale Spannung der LED -Stringspannung zu stützen. Wir benötigen mindestens 1 V höher als dieses Maximum, um sicherzustellen, dass unsere aktuelle Senke korrekt funktioniert.

Bevor wir die LED -Treiber aktivieren, leiten wir eine Startphase ein, in der der Boost sein anfängliches Niveau erreicht - auf 88% des Bereichs zwischen minimalen und maximalen Boost -Spannungen. Sobald unsere LED -Treiberkanäle in Betrieb sind, stellt die Boost -Ausgangsspannung weiterhin automatisch anhand der Outx -Pin -Spannungen ein.

Zusätzlich ist der FB-Pin-Widerstandsteiler maßgeblich zur Skalierung des Boost-Überspannungsschutzes (OVP) und dem OCP-Werte (Überstromschutz) beteiligt, sondern verwaltet auch die Kurzschlussspiegel in Anwendungen wie HUDs.

FB-Teiler, der die Zwei-Ressistor-Technik einsetzt

Die Boost-Ausgangsspannung und der Boden werden über einen zweileitenden Trennschalter in einer Standard-FB-Pin-Konfiguration angeschlossen.

Die folgende Gleichung kann verwendet werden, um die höchste Boost -Spannung zu berechnen. Wenn die gesamten LED -Saiten nicht ausgestattet bleiben oder bei der Erkennung einer offenen String -String die maximale Boost -Spannung erreicht werden können.

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

Wo

• VREF = 1,21V
• Isel_max = 38,7 µA
• R1 / R2 Normaler empfohlener Bereich beträgt 7 ~ 15

Die minimale LED -Saitenspannung muss größer sein als die minimale Boost -Spannung. Diese Gleichung wird verwendet, um die minimale Boost -Spannung zu bestimmen:

Vboost_min = ((r1 / r2) + 1) × vref

Wo

• VREF = 1,21V

Der Boost -Controller stoppt nicht mehr den Boost -FET und legt das BSTOVPL_STATUS -Bit fest, wenn der Boost OVP_LOW -Level erreicht wird. In diesem Zustand bleiben die LED -Treiber in Betrieb, und wenn der Boost -Ausgangspegel sinkt, wechselt der Boost wieder in den regulären Modus. Die vorliegende Boost -Spannung führt zu einer dynamischen Verschiebung des Schubs von Boost OVP -Niedrigspannung. Die folgende Gleichung kann zur Berechnung verwendet werden:

VBOOST_OVPL = VBOOST + ((R1 / R2) + 1) × (VFB_OVPL - VREF)

Wo

• VFB_OVPL = 1.423V
• VREF = 1,21V

Der Boost -Controller schaltet den Fehlerwiederherstellungsmodus um und legt das B -Bit BStovph_Status fest, sobald der Boost OVP_High -Level erreicht ist. Die folgende Gleichung wird verwendet, um den Hochspannungsschwellenwert des Boost OVP zu bestimmen, der ebenfalls dynamisch mit der Stromschubspannung variiert: