Infineon BCR450: liniowy zasilacz LED średniej mocy

W szereg z katodami LED włączono rezystory R3 i R4, z których R3 odpowiada za natężenie prądu zasilającego obydwie diody (napięcie na tym rezystorze jest stabilizowane przez układ U2). Przy podanych wartościach elementów każda z zasilanych struktur będzie zasilana prądem 30 mA (czyli nieco mniej niż maksymalna bezpieczna wartość podawana przez producenta), którą to wartość można zmienić modyfikując rezystancje R3 i R4 zgodnie z przybliżonym wzorem:

I_F=0,15/R3

przy czym R4 powinien mieć taką samą wartość jak R3.

Do regulacji jasności świecenia LED wykorzystano wejście EN układu BCR450, na które jest podawany sygnał PWM z wyjścia multiwibratora U1. Częstotliwość sygnału PWM jest stała i wynosi ok. 180 Hz (rysunek 4) natomiast zmieniane jest wypełnienie sygnału prostokątnego od wartości minimalnej (stały poziom niski – brak impulsów) do wartości maksymalnej (stały poziom wysoki – brak impulsów).

Rys. 4. Przebieg PWM (niebieski) i odpowiadające mu napięcie na wyjściu układu BCR450

Współczynnik wypełnienia przebiegu sterującego, a więc także jasność świecenia diod, może być zmieniana za pomocą potencjometru P1 (oznaczonego na płytce jako PWM Dimmer). Na rysunku 4 pokazano zależność pomiędzy sygnałami na wejściu EN i wyjściu OUT:

• przebieg dolny (kanał 2, niebieski) to sygnał PWM podany na wejście EN,
• przebieg górny (kanał 1, kolor pomarańczowy) to napięcie na wyjściu OUT układu BCR450.

Zgodnie z zaleceniami producenta, zakres napięcia na wejściu EN musi mieścić się w przedziale 0…5V. Z tego powodu w projekcie zastosowano diodę Zenera D4 o napięciu progowym 5,1V zabezpieczającą wejście EN układu BCR450 przed przekroczeniem bezpiecznej wartości napięcia w przypadku zasilania urządzenia napięciem o wartości wyższej niż 5 V.
Producent charakteryzując układ BCR450 określa maksymalną wartość napięcia zasilającego na 27 VDC. Ponieważ maksymalna dopuszczalna moc strat w obudowie BCR450 wynosi zaledwie 500 mW, w przygotowywanych projektach należy brać pod uwagę to ograniczenie, które zawęża użyteczny zakres napięć zasilających. W analizie pozwalającej ustalić maksymalną wartość napięcia zasilającego przykładowy układ pomocny będzie rysunek 5.

Rys. 5. Konfiguracja układu BCR450 do analizy strat mocy

Maksymalną moc traconą w obudowie określa wzór:

P_tot=[U_Z-(U_LED+U_R3)]*I_LED, czyli:

0,5=[U_Z-(3,2+0,15)]*0,06, z czego wynika, że U_Z=11,7 V

Napięcia o wyliczonej wartości nie należy przekraczać w przypadku zasilania LED prądem stałym.
W każdym przypadku należy zapewnić odprowadzenie ciepła z układu BCR450 przez dołączenie jego wyprowadzeń masy (2 i 5) do maksymalnie dużych obszarów miedzi na płaszczyźnie laminatu. W przypadku laminatu dwustronnego można wykorzystać dolną warstwę dodając w pobliżu układu pewną liczbę przelotek łączących dolną i górną warstwę masy.

Rys. 6. Rozmieszczenie najważniejszych elementów na płytce drukowanej projektu referencyjnego i sposób dołączenia do zasilacza dwukatodowej diody z serii 5630

Jeżeli układ BCR450 zostanie umieszczony w pobliżu warstwy miedzi odprowadzającej ciepło z diody LED, wewnętrzne układy zabezpieczenia termicznego będą chronić przed przegrzaniem zarówno układ jak i zasilaną LED.
Ryszard Szymaniak, Aries RS