Đệm IC nguồn hiện tại không đổi để tăng xếp hạng điện áp tối đa

Câu hỏi thực tế: Cấu hình nào trong số này, nếu có, là hiệu quả nhất cho mục tiêu của tôi là tăng xếp hạng điện áp tối đa của các đầu ra của IC điều khiển dòng không đổi?

Như được thiết lập trong câu hỏi trước , IC nguồn hiện tại không đổi có thể chỉ định mức điện áp tối đa liên quan đến toàn bộ điện áp trên tải thay vì điện áp còn lại sau khi giảm tải. Ví dụ: khi thông số kỹ thuật cho TLC59281 của TI chỉ định V _O (điện áp áp dụng cho đầu ra) là 17V, điều này cho thấy rằng một chuỗi đèn LED được kết nối với đầu ra phải được cung cấp không quá 17V, bất kể điện áp của đèn LED giảm xuống.

Một mạch ứng dụng tôi hiện đang phát triển đã sử dụng '59281 cho một vài đầu ra LED đơn và kép ở 20mA. Tôi muốn thêm một số chuỗi đầu ra 10 LED với nguồn cung cấp 48V, nhưng riêng IC không được xếp hạng như vậy.

Một nhận xét về câu trả lời cho câu hỏi ban đầu chỉ ra rằng một bộ đệm đơn giản, cụ thể, bộ đệm NPN cơ sở chung có thể là tất cả những gì cần thiết để làm việc xung quanh xếp hạng. Sau khi điều tra một chút, tôi đã đưa ra một số biến thể có thể có về cấu trúc liên kết và cần một số hiểu biết sâu sắc nhất có thể hữu ích nhất.

Trong ảnh là một số cấu hình có thể. Tất cả các bóng bán dẫn trong hình được đánh giá từ 65V trở lên.

• (A) Cách người lái xe dự kiến ​​sẽ được chạy, không có bộ đệm ở mức dưới 17V.
• (B) Cách người lái lý tưởng sẽ chạy, không có bộ đệm ở mức hơn 17V. Khi thành lập, điều này không được hỗ trợ.
• (C) Được đệm với bộ đệm chung NPN, điện áp cơ sở 1V. Lý tưởng nhất là đầu ra trình điều khiển thấy không cao hơn khoảng 0,3V. Dòng điện đầu ra ít hơn một chút so với dòng điện trình điều khiển (phụ thuộc vào h _FE của bóng bán dẫn) nhưng hiệu ứng này hy vọng không đáng kể.
• (D) Giống như (C) nhưng với điện áp cơ sở là 5V. Lý tưởng nhất là đầu ra trình điều khiển thấy không cao hơn khoảng 4.3V. Có vẻ như hoạt động tương tự ở Falstad như (C); không chắc chắn về bất kỳ lợi thế / bất lợi thực tế.
• (E) Chủ yếu là mong muốn, cấu hình này sẽ có dòng đầu ra gần bằng với dòng đầu vào. Tuy nhiên, điều này không khắc phục điện áp cơ sở dưới 17V, do đó, điều này hoàn toàn có thể là không hiệu quả để tăng xếp hạng điện áp tối đa.

EDIT : Như được chỉ ra bởi một câu trả lời , ghi chú ứng dụng TI SLVA280 mô tả hai giải pháp tương tự cho chính vấn đề này. Sau đây là bản tóm tắt của tôi về ghi chú ứng dụng đó.

• (F) tương tự như (D) nhưng sử dụng MOSFET kênh N. Theo ghi chú của ứng dụng, điện trở cổng được bao gồm để triệt tiêu các dao động gây ra bởi chuyển đổi nhanh (và thậm chí có thể được bỏ qua cho FET chậm hơn).
• (G) tương tự (D) nhưng bao gồm một điện trở cơ sở. Điện trở được chọn để giảm thiểu dòng cơ sở trong khi vẫn cho phép dòng LED tối đa đầy đủ trên bộ thu.

Sự đánh đổi về cơ bản là chính xác so với chi phí. MOSFET trong (F) có thể có giá cao hơn đáng kể so với BJT trong (G). Nhưng (G) nhạy cảm hơn nhiều với giá trị của R và mức tăng hiện tại của bóng bán dẫn (mà bản thân nó có xu hướng khá lỏng lẻo) trong khi (F) dường như dễ tha thứ hơn.

(Theo kiểm tra của tôi, ở mức điện áp trên 60V trở lên, sự khác biệt về giá khá ít rõ ràng, vì vậy phiên bản MOSFET có lẽ là cách tôi sẽ đi.)

Với (G), R được định nghĩa như vậy:

$\frac{\left(V_{CC}-V_{BE}\right)\beta}{I_{LED\_OC}}<R<\frac{\left(V_{CC}-V_{BE}\right)\beta}{I_{LED\_max}}$

Ở đâu $\beta$ là mức tăng hiện tại của bóng bán dẫn, $I_{LED\_max}$ là dòng LED tối đa, và $I_{LED\_OC}$ là "giới hạn quá dòng" được định nghĩa tùy ý là 1,2 đến 1,3 lần $I_{LED\_max}$.

Tài liệu TI SLVA280 , "Sử dụng TLC5940 với điện áp cung cấp LED và đèn LED sê-ri cao hơn", mô tả một vài cách để sử dụng một thiết bị chìm dòng không đổi có điện áp vượt quá mức được đánh giá.

Cả hai đều liên quan đến một bóng bán dẫn loại N nối tiếp với phần chìm với điện trở cơ sở / cổng tới Vcc. Điện trở cổng ngăn ngừa dao động của giải pháp MOSFET và điện trở cơ sở có kích thước sao cho BJT vượt qua một chút so với dòng mong muốn dựa trên mức tăng hiện tại của nó. Hoạt động của cả hai giải pháp được mô tả chi tiết đầy đủ trong tài liệu.

C và D là ý tưởng đúng. Điện áp cơ sở càng thấp càng tốt, nhưng bạn phải chắc chắn rằng điện áp bộ phát nằm trong phạm vi tuân thủ của dòng điện không đổi.

Với 1 V trên đế, bộ phát sẽ chỉ ở mức 300 mV hoặc hơn. Nếu dòng điện không đổi của bạn vẫn có thể điều chỉnh dòng điện xuống điện áp đó, thì hãy tiếp tục và làm điều đó. Mặt khác, đặt điện áp cơ sở cố định của bóng bán dẫn thành điện áp tuân thủ tối thiểu cộng với mức giảm BE, cộng với một chút lề. Làm cho điện áp cơ sở cao hơn cắt vào phạm vi điện áp mà tải có thể sử dụng, nhưng quy định hiện hành vẫn sẽ tốt.

Tất nhiên các bóng bán dẫn cần phải được đánh giá cho điện áp đầy đủ.

Một mẹo khác nếu 1 V trên đế quá thấp nhưng 5 V ăn quá nhiều điện áp, là đặt một hoặc nhiều đèn LED ở phía cực phát của bóng bán dẫn. Ví dụ: giả sử đây là những đèn LED trắng giảm 3,2 V mỗi cái. Với 5 V trên đế, 700 mV hoặc hơn cho thả BE và 3,2 V trên đèn LED, để lại 1,1 V cho bồn rửa hiện tại hoạt động.

Lưu ý rằng trường hợp B có thể hoạt động được nếu bạn có thể chắc chắn rằng đèn LED luôn giảm đủ điện áp để chip không nhìn thấy nhiều hơn 17 V. Đó sẽ là trường hợp khi chúng bật và bạn đã đặt đủ chúng theo chuỗi. Vấn đề là khi họ nghỉ. Một điện trở chảy từ đèn LED phía dưới xuống đất có thể hoạt động nếu bạn có thể chịu đựng được đèn LED bật nhẹ. Bạn sẽ nhận thấy 100 LờiA trong một căn phòng tối, nhưng trong một số ứng dụng có thể không quan trọng. Hai điện trở làm bộ chia điện áp có thể cắt dòng LED ra gần như không có gì nhưng vẫn giữ điện áp tắt của đáy dây xuống 17 V hoặc ít hơn.

Đã thêm về cấu hình mới G:

Các điện trở cơ sở không có gì hữu ích. Không, nó không giảm thiểu hiện tại cơ sở bằng cách nào đó. Dòng cơ sở sẽ là những gì nó cần để hỗ trợ dòng phát. Điều này được chi phối bởi mức tăng của bóng bán dẫn. Tất cả các điện trở đó là điện áp rơi, điều này làm cho việc điều chỉnh điện áp cơ sở cố định khó hơn để bộ phát nằm ngay trên điện áp tuân thủ tối thiểu của bồn hiện tại.

Cũng lưu ý rằng trong cấu hình F (sử dụng MOSFET kênh N), điện áp cổng có thể cần phải cao hơn. Nó phải đủ cao để FET có thể bật hoàn toàn ở mức tối đa. Đây là một chức năng của điện áp GS. Do đó, điện áp cổng cố định trừ đi điện áp tuân thủ dòng chìm tối thiểu do đó cần phải đủ lớn để bật hoàn toàn FET.