Schema per Realizzare un Driver LED ad Alta Efficienza con l’Integrato LM3405A per LED ad Alta Potenza…
INTRO
Il seguente schema permette di realizzare un driver per uno o due led ad alta potenza con una efficienza molto alta compresa tra il 90% e il 78%. L’integrato è uno step down con corrente costante massima di 1A. All’interno dispone di un riferimento di tensione da 0.205V che serve per misurare la corrente assorbita da i LED insieme ad una resistenza di sensing.
La frequenza di switch è molto alta in modo tale da avere induttori e condensatori di uscita molto piccoli in valore. La tensione massima è di 22V quindi l’integrato può pilotare 5 LED in serie. La tensione minima è 3V e in questo caso si può alimentare un solo LED. L’integrato dispone di un abilitazione che fa anche da PWM per regolare la luminosità e inoltre dispone delle protezioni da sovracorrenti e da elevate temperature.
L’integrato oltre che come driver LED può essere usato come generatore di corrente costante. Nel seguente articolo vengono mostrati tre schemi applicativi e la realizzazione di uno di essi.
SCHEMA
Il primo schema, per tensioni di ingresso nell’interno di 5V, è il seguente:
Il condensatore C1 è il filtro della tensione di ingresso e si consiglia di usare un condensatore da 10µF con basso ESR. D2 e C3 servono per creare una tensione maggiore di Vin sul pin BOOST che serve per accendere con bassa resistenza gli switch interni all’integrato. L’uscita SW è l’uscita PWM che genera la corrente per pilotare il LED.
L1, D1 e C2 formano il circuito di step-down. D1 deve essere un diodo Zener a bassa caduta di tensione e bassa corrente inversa per garantire una buona efficienza, inoltre deve avere una corrente almeno doppia di quella di uscita. L1 si calcola come in figura dove Vout è la tensione del diodo LED, VD1 è la caduta sul diodo D1, IF è la corrente del LED, r si calcola come d figura mentre fSW è la frequenza del circuito ovvero 1.6MHz.
Il condensatore C2 deve essere a basso ESR e deve avere un valore minore di 3.3µF vista l’elevata frequenza, quindi si consiglia un condensatore da 2.2µF ceramico. C3 basta che sia da 10nF e C4 da 1µF.
La resistenza R1 è la resistenza di sensing e serve per far si che vi sia una corrente costante che scorre nel LED. La VFB è da 205mV.
Supponiamo di avere un LED da 500mA e tensione 3V con una tensione di ingresso di 5V, R1 avrà un valore di R1=0.205/0.5=0.41 Ohm, l’induttore L invece L=(3+0.4)/(0.5×0.5×1600000)=7µH. Sia per D1 che per D2 si può usare un diodo 1N5819 mentre C1=10µF, C3=10nF, C2=1µF, C4=1µF.
Se invece la tensione di alimentazione è di 12V allora si usa il seguente schema:
I valori dei componenti sono calcolati nello stesso modo del caso precedente, solo che questa volta la tensione di BOOST viene presa dalla tensione di uscita visto che D2 è connesso tra l’uscita e il pin di BOOST. Lo schema realizzato su breadbord usa la seguente configurazione e ha il seguente aspetto:
Il LED ha una corrente di 200mA e una tensione di 3.4V, quindi R1 = 0.205/0.200= 1 Ohm, r = 0.7, L=(3.4+0.4)/(0.2×0.7×1600000)=17µH. Sia per D1 che per D2 sono diodi 1N5819 mentre C1=10µF, C3=10nF, C2=1µF, C4=1µF.
Il terzo schema viene usato per tensione di ingresso elevate:
In questo caso il diodo Zener D3 ha un valore di 4.7V, mentre R2 deve avere un valore R2=(Vin-4.7)/(0.3xId3max) dove Id3max è la massima corrente del diodo Zener. C5 deve avere un valore di circa 100nF. Il resto dei componenti è uguale ai casi precedenti.