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LED Driver de 18 W com um único estágio (ART718)

Este projeto é sugerido pela STMicroelectronics em seu Application Note AN311, consistindo num excitador de LEDs da alta potência com uma potência de saída de 18 W. Na atualização de 2012 apenas recomendamos que se consulte a ST sobre a existência de versões mais recentes deste projeto.

O projeto visa atender às necessidades do mercado de iluminação residencial que cresce rapidamente graças ao desenvolvimento das tecnologias de LED SSL (Solid State Lighting) para aplicações de alto brilho. Em 2007 o Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) lançou o critério ENERGY STAR(r) para os produtos SSL.

Para atender as exigências deste critério, o fator de potência dos produtos SSL deve ser maior do que 0,7 para aplicações residenciais. No caso das lâmpadas econômicas (CFL), o custo dos componentes que fazem a correção do fator de potência, assim como o espaço ocupado consistem num problema importante para os fabricantes.

No entanto, para as aplicações com LEDs, com o uso de um estágio único, como neste projeto da STMicroelectronics, é importante para se obter um projeto compacto e de custo reduzido. O projeto em questão usa o controlador L6562A, alcançando um elevado fator de potência redimensionando a corrente de pico perto do cruzamento por zero da tensão da linha AC. Na figura 1 temos fotos do protótipo da STMicroelectronics.

 

Figura 1 - Fotos do protótipo do LED Driver de 18 W.
Figura 1 - Fotos do protótipo do LED Driver de 18 W.

 

Na figura 2 temos o diagrama completo do driver de 18 W que alimenta LEDs brancos de alto-brilho ligados em série.

 

Figura 2 - Diagrama completo do driver.
Figura 2 - Diagrama completo do driver.

 

O Projeto

A finalidade do circuito proposto é operar em regime de pico de corrente constante. A tensão sensoriada é fixada em 1 V, que é a tensão de comutação do comparador do L662A. A tensão na série de LEDs alimentados é sensoriada pelo pino INV do L6562A através de um enrolamento acoplado. A relação entre as espiras do indutor de acoplamento é calculada de tal forma que a tensão de feedback seja menor do que 2,5 V na operação normal, assim o amplificador de erro fica saturado nesta condição. A partir daí fixa a corrente de pico do indutor no nível desejado através do valor do resistor sensor. A tensão no LED é considerada constante. Se a carga (LEDs) abrir, a tensão refletida no pino INV passará de certo valor fazendo com que o controlador desligue para proteger o circuito de carga aberto.

Se a corrente do indutor for controlada o tempo todo, então o fator de potência será muito pobre. O multiplicador do L6562A é então usado para redimensionar a forma da amplitude da corrente perto da passagem por zero da tensão AC, de modo a melhorar o fator de potencia. A forma de onda senoidal é amostrada no pino MULT. A saída do multiplicador, que a corrente fixada, será menor do que o nível perto do ponto de cruzamento. Desta forma, o fator de potência do circuito será melhorado significativamente.

As formas de onda no circuito são mostradas na figura 3.

 

Figura 3 - Formas de onda no circuito.
Figura 3 - Formas de onda no circuito.

 

Mais informações podem ser obtidas no Application Note que detalha todo o processo de cálculo dos diversos componentes do circuito.

 

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