Układ CAT4201 służy do zasilania diod LED mocy ze źródła dostarczającego wysokiego napięcia zasilania (nawet do 40V). Jest to scalona przetwornica o dużej sprawności, dochodzącej do 94%. Układ posiada mechanizmy pozwalające na bezpieczne odłączanie i dołączanie zasilanych diod przy włączonym zasilaniu.

Na rysunku 1 przedstawiono wewnętrzną budowę układu CAT4201 z zaznaczonymi niezbędnymi elementami dodatkowymi które są potrzebne do normalnej pracy przetwornicy. Na rysunku 2 pokazano zaś typowy schemat aplikacyjny tego układu, który użyto w projekcie prezentowanym w artykule.
Napięcie zasilania jest doprowadzone do wejścia VBAT układu oraz do anody pierwszej z łańcucha diod LED. Maksymalna wartość napięcia nie może przekroczyć 40 VDC natomiast poziom minimalny powinien być o 4V wyższy od wartości napięcia przewodzenia łańcucha diod LED. Do wyjścia SW dołączony jest dławik przetwornicy a poprzez niego katoda pierwszej w łańcuchu diody LED. Wyjście CTRL może służyć do szybkiego włączania lub wyłączania świecenia zasilanych LED. Jest ono wewnętrznie podciągane do poziomu masy i pozostawione bez podłączenia powoduje automatyczne zablokowanie kluczowania przetwornicy, a tym samym wyłączenie zasilania dla LED-ów.

Rys. 1. Schemat blokowy układu CAT4201

Połączenie tego wyjścia w sposób pokazany na schemacie elektrycznym umożliwia bezpieczne odłączanie i dołączanie zasilanych diod. Odłączenie LED powoduje obniżenie napięcia na wyjściu CTRL poniżej 0,9 V, a tym samym zablokowanie przetwornicy. Po ponownym dołączeniu obciążenia przetwornica wznawia normalną pracę.

Rys. 2. Schemat elektryczny zestawu testowego

Wejście RSET służy do płynnej regulacji poziomu wyjściowego prądu obciążenia a co za tym idzie jasności świecenia diod. Na schemacie pokazanym na rysunku 2, do regulacji natężenia prądu służy potencjometr P1 dołączony poprzez rezystor R1 do wejścia RSET. Zestawienie poziomów stabilizowanego prądu wyjściowego z odpowiadającą im wartością oporności dołączonych do RSET przedstawia poniższe zestawienie z tabeli 1.

Tab. 1. Zależność pomiędzy prądem zasilania LED i rezystancją RSET

Maksymalna wartość oporności dołączonej do RSET nie powinna być większa od 90 kΩ. Indukcyjność dławika L1 powinna zawierać się w zakresie wartości od 22µH do 56µH (szczegóły w nocie katalogowej układu CAT4201). Ze względu na poziomy prądów chwilowych płynacych przez cewkę dławika, powinien on być w stanie przewodzić prąd o wartości co najmniej 730 mA (dla indukcyjności dławika 56µH) lub 1000 mA (dla indukcyjności 22µH). Dioda Schottkiego oznaczona na schemacie symbolem D3 powinna być w stanie pracować z napięciami w kierunku zaporowym wyższymi niż 40V i móc przewodzić prąd nie mniejszy niż 1A. Kondensator C3 połączony równolegle z diodami LED obciążenia służy do wygładzenia prądu wyjściowego. Kondensator C1 służy do ograniczenia zakłóceń generowanych przez przetwornicę. Najlepiej aby obydwa kondensatory były ceramiczne.
Dla obniżenia poziomu zakłóceń szczególnie przy wyższych napięciach producent zaleca doprowadzać napięcie zasilające do układu poprzez szeregowy opornik o wartości 1Ω. Jeżeli napięcie zasilania przekracza 24V oporność powinna zostać zwiększona do 2Ω.
Konstruując płytkę docelową należy zadbać aby wszystkie dołączane z zewnątrz elementy znalazły się jak najbliżej wyprowadzeń układu a prowadzone ścieżki powinny być jak najkrótsze.

Projekt PCB wykonany za pomocą AltiumDesigner 10