Wie viele LEDs kann ein TLC5940 16-Kanal-LED-Treiber versorgen?

Untergang

Abbildung 1. Abschnitt 9.2 zeigt den sinkenden LED-Strom des TL5940.

Sinken bedeutet, dass der Chip den negativen Schenkel oder die Kathode der LED mit Masse verbindet. Dies ist das Gegenteil von Ihrem Schaltplan. Abbildung 1 zeigt die LED-Anoden, die an eine positive Versorgung angeschlossen sind.$V_{(LED)}$.

Strom minimieren

Bereitgestellt$V_{(LED)}$hoch genug ist, können LEDs in Reihe geschaltet werden, um mehrere LEDs mit der gleichen Stromstärke zu versorgen. Dadurch wird die Verlustleistung im Chip reduziert. Der Chip kann mit arbeiten$V_{(LED)}$bis 17 V (Abschnitt 1, Merkmale).

Maximale Spannung

Beachten Sie Abschnitt 10, Empfehlungen zur Stromversorgung für die$V_{LED}$Stromspannung.

[Kommentar des OP] Wenn ich versuche, 10 LEDs (jede mit einem Spannungsabfall von 3,2) in Reihe mit 38 Volt anzusteuern, wird die Spannung auf 4 Volt abfallen, bevor der Strom in den Chip eintritt?

Nein. Es scheint zwar wahr zu sein, aber überlegen Sie, was passiert, wenn der Ausgangstransistor abschaltet. Die vollen 38 V werden über die LEDs zum Transistorkollektor geleitet, sind jedoch auf max. 17 V ausgelegt. Der Transistor bricht aufgrund von elektrischer Belastung zusammen.

Stromkontrolle

Der Chip verfügt auch über eine Stromregelung, mit der Sie den maximalen Kanalstrom einstellen können (Abschnitt 8.3.7). Beim Hinzufügen$R_{(IREF)}$die du bekommst

$$I_{max} = \frac {1.24}{R_{(IREF)}} \times 31.5$$

Strombegrenzungswiderstände brauchst du nicht. Wenn Sie darauf bestehen, LEDs oder LED-Ketten parallel zu schalten, möchten Sie vielleicht einen niederohmigen Widerstand hinzufügen, um den einzelnen LED-Strom um etwa 0,2 V abzusenken, um die Ströme etwas auszugleichen.

Leistungsberechnung

Führen Sie die in Abschnitt 11.3 angegebene Leistungsberechnung durch. Die maximale Verlustleistung basiert auf einer idealen Kühlkörpermontage. Sie müssen dies basierend auf Ihrer Fähigkeit, dies zu erreichen, herabsetzen. Wie auch immer, denken Sie daran, dass dies der beste Fall ist.

Wie viele LEDs kann ein TLC5940 16-Kanal-LED-Treiber unterstützen (ohne zusätzliche Treiberchips oder Transistoren)?

Das hängt von LED-Strom, Versorgungsspannung und Reihen-/Parallelschaltung ab.

Kann dieser Chip tatsächlich alle 16 Kanäle gleichzeitig mit 120 mA versorgen?

Das Datenblatt sagt es. Siehe Leistungsberechnung oben.

Zusätzlich: Mein Strom soll die Gleichmäßigkeit aller LEDs erzwingen. Mir ist bewusst, dass der Chip den Strom regulieren kann, aber ich bezweifle, dass jeder Kanal die gleiche Anzahl von LEDs haben wird.

Sie werden hier ein Problem haben. Der Chip versucht, den gleichen Strom durch jeden Kanal zu treiben, wie oben durch Current Control bestimmt .

Verschwindet der Spannungsabfall einer LED, wenn kein Strom mehr fließt?

Abbildung 2. LED-Vorwärts- und Rückwärtsspannungskurve. Quelle: Wikipedia .

Ja. Die Beziehung zwischen Spannungsabfall und Strom ist nicht linear, aber wenn Sie zu sehr niedrigen Strömen kommen, fällt der Spannungsabfall schnell ab. Bei Nullstrom gibt es null Volt. Ebenso wird die Spannung am Kollektor sein, wenn der Ausgangstransistor abschaltet$V_{LED}$. Wenn es niedriger wäre, würde Strom durch die LEDs fließen.

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Konstantstrom und PWM

Es scheint, dass dieser Chip sowohl Konstantstrom als auch PWM verwendet, um die LED-Helligkeit zu steuern. Die Konstantstromsteuerung (oben besprochen) stellt den maximalen Strom ein, den die LEDs jemals sehen werden. Die PWM regelt die Helligkeit. Schauen wir uns die Stromregelung und das thermische Problem an, das sie verursacht.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Figur 3.$V_{LED}$auf 6 V eingestellt.$I_{OUT}$auf 50mA eingestellt. (a) Treiben von zwei grünen LEDs. (b) Treiben einer grünen LED.

• In Abbildung 3a können wir die Stromsenke bei 100 % PWM berechnen$I_0$wird seinen "Widerstand" so einstellen, dass er 50 mA von der sinkt$V_{LED}$liefern. Nehmen wir an, die grünen LEDs fallen bei 50 mA um 2,2 V ab, dann können wir sehen, dass OUT_0 bei 1,6 V liegt. Wir können die im Chip verbrauchte Leistung berechnen als$P = VI = 1.6 \times 50m = 80~mW$.

• Wenn wir den Fall in 3b untersuchen, finden wir$P = 3.8 \times 50m = 190~mW$. Beim Betrieb einer LED erwärmt sich der IC mehr als doppelt so stark wie bei zwei LEDs! (für die Spannung, die ich gewählt habe).

Es sollte nun klar sein, dass die Auswahl der$V_{LED}$Der Wert ist entscheidend für die Maximierung der Anzahl der LEDs, die betrieben werden können. Betrachtet man die Berechnungsformel für die Verlustleistung in Abschnitt 11.3

$$P_C = (V_{CC} \times I_{CC}) + ( V_{OUT} \times I_{MAX} \times \frac {DC_n}{63} \times d_{PWM} \times N)$$

Der erste Teil ist die Energie, die von der Logik verschwendet wird, und dagegen können Sie nicht viel tun. (Es ist sowieso klein.) Der zweite Teil sagt uns, dass die Leistung proportional zu sein wird$V_{OUT}$. Dies bestätigt unsere Notwendigkeit, diesen Wert niedrig zu halten.

Wählen$V_{LED}$

Ordentlich versteckt in Tabelle 4 finden wir die Antwort.

Abbildung 4. Die Berechnung für$V_{LED}$.

1. Entscheiden Sie sich für einen LED-Strom.
2. Schlagen Sie dafür die IC-Kniespannung nach. (Siehe unten.)
3. Finden Sie Ihre Worst-Case-LED-Durchlassspannung bei dem gewünschten Strom heraus.
4. Finden Sie heraus, wie viele davon Sie mit Ihrem gewählten Netzteil in Reihe schalten können und immer noch eine kleine Spannung für die IC-Kniespannung haben (Schritt 2).
5. Überprüfen Sie Ihre Berechnungen erneut und stellen Sie dann die Stromgrenze für den Chip mit dem in Abschnitt 8.3.7 berechneten Widerstand ein.

Die Kniespannung

Abbildung 5. Abschnitt 6.7, Abbildung 3 zeigt die Kniespannung bei verschiedenen Ausgangsströmen. Wenn wir einen Ausgangsstrom von 120 mA einstellen würden, müssten wir 1 V für den Spannungsabfall über dem Chip zulassen, wie bei (1) angegeben. Wenn \$ V {LED} ein Volt höher ist, würden wir bei (2) landen usw. Für minimale Leistung halten Sie sich bei Ihrem gewählten Strom gerade rechts vom Knie._

Verlustleistungsfähigkeit

Abbildung 6. Abschnitt 6.7, Abbildung 2, zeigt die maximale Verlustleistung. Ich habe nicht viel studiert, aber wenn Sie einen maximalen Temperaturanstieg von 60 ° C relativ zur Umgebung wählen, können Sie die maximale Wärmeableitung vor dem thermischen Abschalten berechnen.

Auch hier ist der Kühlkörper zur Leiterplatte von entscheidender Bedeutung.

RGB-LEDs

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Abbildung 7. Umwandlung einer RGB-LED in eine weiße LED.

Wenn Sie Ihre RGB-LEDs dennoch verwenden möchten, können Sie jeweils ein paar Widerstände verwenden, um die unterschiedlichen Durchlassspannungsabfälle zu kompensieren.

$$R_{RED} = \frac {(V_{blue} - V_{red})}{I_{red}}$$

und ähnlich für das Grün.

...senken 120mA pro Kanal, was 6 LEDs bei voller Helligkeit unterstützen sollte.

...

Zusätzlich: Jede LED hat einen eigenen 500-Ohm-Widerstand, und keine der LEDs wird in Reihe mit anderen LEDs geschaltet

So will man das absolut nicht machen. Sie möchten die LEDs in Reihe schalten und dann eine Spannung liefern, die hoch genug ist, um sie zu beleuchten, und keine der LEDs sollte einen Vorwiderstand haben. Der IC ist in der Lage, den Strom selbst zu begrenzen, wenn IREF richtig angeschlossen ist.

Wenn Sie die LEDs mit einer höheren Spannung betreiben müssen, als der IC verarbeiten kann, lesen Sie SLVA280, „Using TLC5940 With Higher LED Supply Voltages and Series LEDs“ . Verdammt, lesen Sie es trotzdem, denn es wird Ihnen helfen, den IC ein bisschen besser zu verstehen.