Расчёт светодиодного драйвера NCP3066
категория
Расчеты по электронике и электротехнике
материалы в категории
В этой статье вашему вниманию представлена почти официальная методика расчёта светодиодного драйвера на микросхеме NCP3066, собранного по топологии buck. Почему почти? Потому что она взята из доки и слегка модифицирована с учётом того, что входное напряжение может изменяться. Итак, поехали.
Ниже приведены два варианта схем светодиодных buck-драйверов на микрухе ncp3066: без внешнего ключа и с внешним P-канальным MOSFET-ом:
Красными жирными линиями на схемах показаны участки, по которым протекает большой ток (соответственно, при проектировании платы эти участки нужно сделать короткими и толстыми).
Начальные данные у нас следующие: Vin min - минимальное входное напряжение, Vin max - максимальное входное напряжение, Iout - выходной ток (ток, который мы хотим от драйвера получить), Pout - выходная мощность.
Также нам потребуется знать Vf - падение напряжения на силовом диоде (D1) и VSWCE - падение напряжения на открытом ключе (внутренний транзистор микрухи или транзистор Т1, в зависимости от схемы). Эти данные можно взять из документации на соответствующие компоненты. Плюс к этому, перед началом расчёта мы должны определиться с тактовой частотой микросхемы (f) и величиной относительных пульсаций тока в катушке индуктивности (LIR). Величину относительных пульсаций давайте будем задавать для случая самого большого пикового тока (самый большой пиковый ток в buck-конвертерах у нас получается при максимальном входном напряжении). Следует учесть, что величина относительных пульсаций часто задаётся в %, в этом случае при расчётах её нужно будет разделить на 100 (перевести из % в доли от единицы).
Кроме того, для расчёта ёмкости выходного конденсатора нужно будет задать некий допустимый уровень пульсаций выходного напряжения на нагрузке (Vp-p) и определиться с ESR этого конденсатора (или группы конденсаторов, поскольку для уменьшения ESR можно включить несколько конденсаторов параллельно).
Ну, а теперь сам расчёт:
1) Находим величину токозадающего резистора Rcs:
Rcs=0,235/Iout
2) Находим потерю мощности на токозадающем резисторе:
PR=0,235*Iout
3) Находим максимальное выходное напряжение драйвера:
Vout=(Pout+PR)/Iout
4) Находим максимально необходимое для ключа отношение длительности импульса к длительности паузы:
Необходимо учесть, что полученное соотношение не должно превышать минимального гарантированного отношения тока разряда к току заряда времязадающего конденсатора, которое равно 5,5. Это соотношение определяет максимальный гарантированный коэффициент заполнения равным 5,5/(5,5+1)*100%=84,5%.
Если у вас соотношение ton/toff получилось больше 5,5 - придётся либо увеличить минимальное входное напряжение, либо уменьшить максимальную выходную мощность и повторить расчёт пунктов 1-4.
5) Находим отношение длительности импульса к длительности паузы при максимальном пиковом токе:
6) Находим длительность импульса при максимальном пиковом токе:
7) Находим ёмкость времязадающего конденсатора. Ниже приводится формула и график. Формула является приблизительной (поскольку график, как видите, сильно нелинейный), поэтому лучше всё же ориентироваться на график, а не на формулу.
8) Находим средний (Iavg) и пиковый (Ipk) ток через катушку индуктивности. Пиковый ток важен при выборе катушки, - её ток насыщения должен быть больше расчётного пикового тока нашего драйвера (лучше с запасом в 10-20%).
Iavg=Iout Ipk=(1+LIR/2)*Iavg
9) Находим величину токоограничительного резистора (Rpk):
Rpk=0,2/Ipk
10) Находим индуктивность катушки:
При выборе катушки следует выбрать из стандартного ряда ближайшее значение больше рассчётного.
11) Величина ёмкости выходного конденсатора:
Вот в общем-то и всё...
Источник: radiohlam.ru