Design News forma parte de la división Informa Markets de Informa PLCEste sitio es operado por un negocio o negocios propiedad de Informa PLC y todos los derechos de autor residen en ellos.El domicilio social de Informa PLC es 5 Howick Place, Londres SW1P 1WG.Registrado en Inglaterra y Gales.Número 8860726.Ver Todo Ingeniería Automotriz »Ver todo el software de diseño »En el entorno consciente de la energía actual, los LED a menudo se prefieren a las fuentes de luz convencionales.Esto se debe a su baja potencia inherente y su larga vida útil.Además de esto, dado que los LED son iluminación de estado sólido (SSL), se pueden atenuar, lo que permite al usuario crear fantásticos efectos de iluminación al tiempo que reduce el consumo total de energía.Obtener estos beneficios de los LED requiere un controlador de LED eficaz.La eficacia del controlador de LED está vinculada a su capacidad para proporcionar una fuente de energía eficiente, para garantizar el rendimiento óptimo de los LED y para mantener una larga vida útil de los LED, incluso cuando el controlador mantiene constante la intensidad de salida del LED y mientras cambia la intensidad.Además, un controlador de LED que sea inteligente y tenga una capacidad avanzada puede hacer que las soluciones de iluminación sean aún más atractivas.Aunque un controlador de LED efectivo puede ofrecer muchas ventajas, también existen desafíos en su implementación.Este artículo mostrará cómo se puede usar un microcontrolador (MCU) de 8 bits para aliviar los desafíos de diseño y crear soluciones de conducción de LED de alto rendimiento con capacidades más allá de las soluciones tradicionales.Algunos microcontroladores de 8 bits tienen componentes básicos que pueden crear un controlador de LED eficaz.El microcontrolador de la Figura 1 controla de forma independiente hasta cuatro colores diferentes de canales LED.Cada canal tiene los motores de atenuación LED creados a partir de los periféricos disponibles en el microcontrolador.Cada uno de estos motores tiene un circuito cerrado independiente que puede controlar el convertidor de potencia con una intervención mínima o nula de la unidad central de procesamiento (CPU).Esto deja libre a la CPU para realizar otras tareas importantes, como funciones de supervisión, comunicaciones o inteligencia adicional en el sistema.Fig. 1: Diagrama de cuatro cadenas de LED controladas por un microcontrolador de 8 bits PIC16F1779 de MicrochipEl convertidor elevador de modo actual que se muestra en la Figura 2 es un controlador de LED efectivo que está controlado principalmente por el motor de atenuación de LED.El motor se compone principalmente de periféricos independientes del núcleo (CIP), como un generador de salida complementario (COG), un modulador de señal digital (DSM), un comparador, un generador de rampa programable (PRG), un amplificador operacional (OPA) y un modulador de ancho de pulso 3 (PWM3). ).La combinación de estos CIP con otros periféricos en chip, como reguladores de voltaje fijo (FVR), convertidores de digital a analógico (DAC) y Capture/Compare/PWM (CCP), completa todo el motor.El COG proporciona el pulso de conmutación de alta frecuencia al MOSFET Q1 para permitir la transferencia de energía y el suministro de corriente a la cadena de LED.El período de conmutación de la salida COG lo establece el CCP y el ciclo de trabajo, que mantiene la corriente constante del LED y lo dicta la salida del comparador.El comparador produce un pulso de salida cada vez que el voltaje a través de Rsense1 excede la salida del módulo PRG.El PRG, cuya entrada se deriva de la salida OPA en el circuito de retroalimentación, está configurado como un compensador de pendiente para contrarrestar el efecto de la oscilación subarmónica inherente cuando el ciclo de trabajo es superior al 50 %.El módulo OPA se implementa como un amplificador de error (EA) con una configuración de compensador Tipo II.El FVR se utiliza como entrada DAC para proporcionar referencia de voltaje a la entrada no inversora OPA en función de la especificación de corriente constante del LED.Fig. 2: soluciones de controlador de LED que utilizan el motor de atenuación de LED.Para lograr la atenuación, el PWM3 se utiliza como modulador de la salida del CCP mientras se impulsa el MOSFET Q2 para encender y apagar rápidamente el LED.La modulación es posible a través del módulo DSM y la señal de salida modulada se envía al COG.PWM3 proporciona pulso con ciclo de trabajo variable que controla la corriente promedio del controlador y, de hecho, controla el brillo del LED.El motor de atenuación de LED no solo puede lograr lo que hace el controlador de controlador de LED típico, sino que también tiene características que resuelven los problemas típicos que plantea un controlador de LED.Ahora analizaremos estos problemas y cómo se puede usar un motor de atenuación LED para evitarlos.El parpadeo es uno de los desafíos que pueden tener los controladores LED regulables típicos.Si bien el parpadeo puede ser un efecto divertido cuando es intencional, cuando los LED parpadean inadvertidamente, pueden arruinar el diseño de iluminación deseado por el usuario.Para evitar el parpadeo y proporcionar una experiencia de atenuación suave, el controlador debe realizar el paso de atenuación desde el 100 % de la salida de luz hasta el nivel de luz más bajo con un efecto fluido continuo.Dado que el LED responde instantáneamente a los cambios actuales y no tiene un efecto amortiguador, el controlador debe tener suficientes pasos de atenuación para que el ojo no perciba los cambios.Para cumplir con este requisito, el motor de atenuación LED emplea PWM3 para controlar la atenuación del LED.El PWM3 es un PWM de resolución de 16 bits que tiene 65536 pasos desdeCiclo de trabajo del 100 % al 0 %, lo que garantiza una transición suave del nivel de iluminación.El controlador LED también puede cambiar la temperatura de color del LED.Tal cambio de color puede ser perceptible para el consumidor y socavar las afirmaciones sobre la experiencia de iluminación de alta calidad de los LED.La figura 3 muestra una forma de onda de atenuación LED PWM típica.Cuando el LED está apagado, la corriente del LED disminuye gradualmente debido a la descarga lenta del capacitor de salida.El color cambia con el cambio de corriente, por lo que la descarga gradual del condensador de salida puede provocar cambios en la temperatura del color y una mayor disipación de potencia del LED.La corriente ideal debe ser rectangular como la que se muestra en la Figura 3. Para lograr esto, se debe eliminar la descarga lenta de la salida.Esto se puede hacer usando un interruptor de carga.Por ejemplo, en la Figura 2, el circuito usó Q2 como un interruptor de carga y el motor de atenuación LED apaga sincrónicamente la salida COG PWM y Q2 para cortar el camino de la corriente decreciente y permite que el LED se apague rápidamente.Cuando se usa un convertidor de potencia para controlar el LED, generalmente se emplea un circuito de retroalimentación para regular la corriente del LED.Sin embargo, durante la atenuación, el circuito de retroalimentación puede crear picos de corriente (consulte la Figura 3) cuando la operación no se maneja correctamente.Volviendo a la Figura 2, cuando el LED está encendido, se envía una corriente al LED y el voltaje a través de RSENSE2 se alimenta al EA.Cuando el LED se apaga, no se entrega corriente al LED y el voltaje RSENSE2 se vuelve cero.Durante este tiempo de apagado de atenuación, la salida del EA aumenta al máximo y sobrecarga la red de compensación del EA.Cuando el PWM modulado se vuelve a encender, toma varios ciclos antes de que se recupere mientras la corriente de pico alto se dirige al LED.Este escenario máximo actual acorta la vida útil del LED.Para evitar este problema, el motor de atenuación de LED permite utilizar el PWM3 como fuente de anulación de la OPA.Cuando el PWM3 es bajo, la salida del EA es triple, lo que desconecta completamente la red de compensación del circuito de retroalimentación y mantiene el último punto de retroalimentación estable como una carga almacenada en el capacitor de compensación.Cuando el PWM3 está alto y el LED se vuelve a encender, la red del compensador se vuelve a conectar y el voltaje de salida del EA salta inmediatamente a su estado estable anterior (antes de que el PWM3 esté bajo) y restaura el valor establecido de corriente del LED casi instantáneamente.Como se mencionó anteriormente, un motor de atenuación de LED puede funcionar con una intervención mínima o nula de la CPU.Por lo tanto, dado que todo el trabajo para controlar el controlador LED se descarga en los CIP, la CPU tiene un ancho de banda significativo para ejecutar otras tareas importantes.En la Figura 2, el microcontrolador detecta el voltaje de entrada y salida.Fuera de estos voltajes detectados, el controlador LED emplea funciones de protección como bloqueo por bajo voltaje (UVLO), bloqueo por sobrevoltaje (OVLO) y protección contra sobrevoltaje de salida (OOVP).La implementación de esta protección a través del software garantiza que el controlador de LED funcione dentro de las especificaciones deseadas y que el LED esté protegido contra condiciones de entrada y salida anormales.La CPU también puede procesar los datos térmicos de un sensor para implementar la gestión térmica de un LED.Además, al configurar el nivel de atenuación del controlador LED, la CPU puede procesar activaciones desde un simple interruptor externo o un comando desde una comunicación en serie.Además, los parámetros del controlador LED se pueden enviar a dispositivos externos a través de la comunicación en serie para monitoreo o prueba.Aparte de las características mencionadas anteriormente, el diseñador tiene el lujo de agregar más inteligencia en su propia aplicación LED, incluidas las comunicaciones, como DALI o DMX, y las personalizaciones de control.Se puede usar un microcontrolador de 8 bits para crear un controlador LED efectivo.Además de proporcionar una fuente de energía eficiente, garantizar el rendimiento óptimo de los LED y mantener la vida útil prolongada de los LED, el microcontrolador puede agregar funciones avanzadas que hacen que la solución de iluminación sea aún más atractiva.Módulo Operacional Amplificado de Microcontroladores PIC de 8 BitsPlaca de demostración del controlador LED SEPIC para aplicaciones automotricesMark Pallones es ingeniero principal y director de equipo de la división Applications Engineering Group MCU8 en Filipinas para Microchip Technology Inc. Es autor y coautor de varias notas de aplicación y artículos técnicos y ha sido publicado en el sitio web de Microchip, así como en publicaciones técnicas. alrededor del mundo.Obtuvo su título de posgrado en Ingeniería Eléctrica en Electrónica de Potencia en la Universidad de Filipinas y su título universitario en Ingeniería Electrónica y de Comunicaciones en la Universidad de New Era.¡Explore la revolución de la fabricación inteligente!La fabricación inteligente está redefiniendo su industria, y está aquí para quedarse.Los robots se están volviendo más inteligentes y los sistemas complejos se están conectando para brindar una flexibilidad, conocimiento y eficiencia sin precedentes en la planta de producción.No es cuestión de si adoptar, es cuándo.Y puede verlo todo en perspectiva en Pacific Design & Manufacturing, del 7 al 9 de febrero de 2017, en el Anaheim Convention Center.¡Regístrese hoy!Más información sobre formatos de texto