LED DRIVER A DISCRETI - 5

Dimensionamento e scelta dei componenti discreti 

La scelta dei componenti discreti  dipende da un lato dai requisiti di input come la gamma di tensione di ingresso, la corrente del LED e la frequenza di commutazione. D'altra parte, le prestazioni dei dispositivi usati come le loro perdite nello stato on, le perdite di commutazione o la capacità  dissipazione della potenza di un specifico package influenzano l'efficienza e i costi di il circuito.

Induttore L1 

La frequenza di commutazione  f del circuito è determinata dalla tensione d'ingresso Vin, dalla tensione diretta VF del  LED , dal picco di corrente Imax, dal  valore dell'induttanza L (vedi Equazione 8). 
Con determinate condizioni di ingresso si può calcolare la frequenza risultante di commutazione per diversi valori di L per ottenere una guida per la scelta dell'induttore. In generale, L dovrebbe essere il più piccolo possibile per ridurre i costi e le dimensioni del package del dispositivo. Inoltre, induttori più piccoli di solito hanno una resistenza DC più piccola portando ad una maggiore efficienza dell'intero circuito. La minima corrente di saturazione  dell'induttore deve essere 1,2 volte la corrente di picco. In alternativa, si può specificare una frequenza massima di commutazione per l'applicazione e ricavare l'induttore richiesto, usando Equazione 8.  Nell'esempio riportato di seguito, fmax è stato fissato a 100 kHz, che è un valore appropriato per un bipolare e anche per l'immunità al rumore.

Esempio: Per fmax = 100 kHz, Imax = 0,6 A, Vin (max) = 18 V, VF = 3.2 V 

Assunzione di 47 μH si tradurrà in una frequenza massima di commutazione i <100 kHz per Vin = 18 V.

Transistor TR1 

La scelta definitiva del transistor TR1 che ha il compito piu gravoso, dipende dalle prestazioni richieste. I parametri IC e VCEO sono dati dalle condizioni di ingresso ma bisogna tenere in conto anche le perdite del dispositivo, per esempio la potenza totale dissipata Ptot, durante il funzionamento. I principali parametri che contribuiscono alle perdite sono la tensione di saturazione VCEsat   e la perdita di potenza durante il tempo di discesa  tf durante il turn-off. 
La scelta migliore per mantenere le perdite basse nello stato ON e quello di scegliere un dispositivo con una bassa VCEsat (BISS) considerando che il parametro BVCEO deve essere di almeno 1,2 × Vin (max), e IC (max, DC) deve essere pari ad almeno 1,2 × Imax. 
Oltre alle perdite sullo stato ON , i tempi di commutazione sono un fattore importante per l'efficienza considerando che il principale è il tempo di discesa tf. Le perdite durante il tempo di salita tr sono quasi pari a zero in quanto la corrente di collettore sale  lentamente essendo il  carico induttivo. Si e' scelto il transistor PBSS5220T  per un driver di 300 mA con una tensione di ingresso da 6 V a +18 V. 
Il dispositivo è un 2 A, 20 V bipolare in package SOT23 a bassa VCEsat (BISS) transistor, con un tipico sulla  VCEsat di 70 mV a IC = 600 mA e tempi di commutazione ragionevoli.
Per garantire la saturazione per TR1 - al fine di beneficiare della tecnologia a basso VCEsat - R3 deve essere scelti in modo che, per TR1, ci sia  un rapporto IC / IB di circa 30.. 
Per una corrente di collettore massima TR1 di 600 mA, IB deve essere 20 mA, e quindi R3 = 510 Ω. 

Diodo Schottky D1

 Per il diodo di ricircolo D1,che garantisce la continuità della corrente nell'induttore nella fase OFF si sceglie un diodo Schottky  La scelta del diodo deve essere fatta in modo da avere una  bassa tensione diretta VF, in quanto la potenza da esso dissipata dipende dal prodotto della corrente di uscita per la tensione VF nel tempo toff. Quindi una più bassa VF porta ad una più bassa generazione di calore durante il funzionamento e una maggiore efficienza di conversione. Un altro parametro da dimensionare e' la tensione inversa che dipende dalla tensione massima di ingresso Vin (max) e la corrente IF dal valore massimo della corrente in uscita.  Si e' scelto il diodo PMEG2010EJ in package SOD323F con una tensione inversa di 20 V, con IF=1A e VF=340 mV a 0,6 A . Questo può servire non solo per il pilotaggio di LED  da 300 mA driver ma anche per le modifiche  a correnti di uscita più elevate.