LED-Stromversorgung

Besserer Wirkungsgrad einer LED-Stromversorgung

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Genaues Modellierungstool hilft beim LED-Design

Die ICs erlauben dem Entwickler, Parameter wie maximale/minimale Schaltfrequenz und Totzeit vorzugeben und so das Design für die jeweilige Anwendung zu optimieren. Auch die Frequenz, bei der die Stromversorgung in den Burst-Modus übergeht, kann vom Entwickler vorgegeben werden. Auf diese Weise lässt sich der Leistungspfad für maximalen Wirkungsgrad optimieren und erreichen, dass der Ausgang auch im Leerlauf bei einem Anstieg der Eingangsspannung geregelt bleibt.

Angesichts dieser zahlreichen Optionen, zwischen denen der Entwickler wählen kann, ist es wichtig, zur Simulation des Schaltungsverhaltens und zur automatischen Dimensionierung des Transformators und der Induktivitäten ein hochgenaues Modellierungstool zu verwenden. Die Xls Expert Suite in der Version 8 ist ein Tool, mit dem man in Echtzeit entwerfen und modellieren kann und in dem das HiperLCS-Design voll unterstützt wird. Die Software bietet eine vollständige First-Pass-Design-Lösung sowohl für den Transformator als auch den Resonanz-Leistungspfad. Mit einer Genauigkeit des Schaltermodells von Xls von 3% unterscheidet es sich von den meisten vereinfachten AC-Modellen, die sich mit einer Genauigkeit von 15% begnügen. Die erhöhte Genauigkeit macht mehrere Prototyp-Iterationen überflüssig und verkürzt dadurch den Entwicklungszyklus.

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Sorgfalt beim Leiterplatten-Routing und Bauteileplatzierung

Wenn hohe Ströme mit einer Frequenz von 500 kHz geschaltet werden, muss man beim Leiterbahnen-Routing und bei der Platzierung der Bauteile sehr sorgfältig vorgehen – nur dann lässt sich eine optimale Performance aus dem Design herausholen. Bestimmte Pins wie FEEDBACK oder DEAD-TIME/BURST FREQUENCY sind rauschempfindlich und müssen daher entkoppelt werden.

Der Transformator ist eine Quelle sowohl für starke di/dt- als auch dv/dt-Störsignale. Di/dt-Störsignale können magnetisch in empfindliche Schaltungsteile einstreuen; dv/dt-Störsignale können kapazitiv einstreuen. Kapazitives Übersprechen lässt sich verringern, indem man den Transformatorkern auf Masse legt. Das magnetische Streufeld um den Transformator herum lässt sich leider nicht mit vertretbarem Aufwand reduzieren, ohne dass dadurch der Wirkungsgrad drastisch abnimmt. Empfindliche Leiterbahnen und Bauteile, wie der Optokoppler, sollten möglichst weit vom Transformator entfernt platziert werden, damit sie keine Störsignale aufnehmen. Das Datenblatt zu den HiperLCS-ICs enthält weitere, detaillierte Informationen zur Bauteilplatzierung und zum Leiterbahnen-Routing. Das Bild 3 zeigt ein Beispiel für ein Leiterplattenlayout.

* Andrew Smith ist Senor Product Manager für die LED-Produkte von Power Integrations.

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