Elegir el controlador LED regulable adecuado

Jul 27, 2023

Los diseños de controladores LED pueden ofrecer un rendimiento de atenuación de inicio rápido y sin parpadeos, al mismo tiempo que proporcionan un alto factor de potencia y eficiencia, escribe Rich Miron.

El rendimiento de atenuación de las lámparas LED en reguladores antiguos basados ​​en TRIAC es uno de los mayores desafíos para los diseñadores de iluminación LED. En muchos casos, esto provoca parpadeos y un rango de atenuación reducido en comparación con las bombillas incandescentes.

El problema es que los atenuadores basados ​​en TRIAC fueron diseñados para usarse con lámparas incandescentes, que tienen cargas resistivas. Cuando los LED comenzaron a usarse con los atenuadores, los requisitos de baja corriente, junto con la naturaleza no resistiva de los dispositivos, causaron que los TRIAC se encendieran y apagaran intermitentemente, lo que crea el efecto de parpadeo.

Dado que los LED y los controladores de LED tienen cargas no resistivas y la corriente requerida es menor que la corriente de mantenimiento del TRIAC en el atenuador. No hay suficiente corriente de retención cuando se activa el TRIAC, lo que provoca parpadeos y un rango de atenuación limitado.

"Estos atenuadores de pared TRIAC fueron diseñados para funcionar con bombillas incandescentes, que están clasificadas para funcionar a niveles de potencia más altos y son resistivas", dijo Rakesh Anumula, ingeniero de aplicaciones de Intersil. "Al migrar de bombillas incandescentes a CFL o iluminación LED, la carga ya no es resistiva, es inductiva o capacitiva, por lo que el atenuador no se comporta de la misma manera que lo haría con una bombilla incandescente".

"El resultado es un parpadeo cuando el atenuador interactúa con la entrada de los controladores LED", añadió Anumula. "Causan algún tipo de resonancia, lo que hace que el TRIAC se encienda y apague intermitentemente, lo que provoca un brillo de la luz en la salida que se ve como un parpadeo".

Además, como la carga ahora es diferente, la característica de atenuación es un poco diferente, por lo que no hay la misma intensidad o salida de luz, dijo Anumula.

El problema es que el TRIAC necesita una cierta cantidad de corriente de enclavamiento y corriente de mantenimiento, que no satisface una bombilla LED, lo que a su vez significa que el TRIAC se encenderá y apagará de forma intermitente.

Para proporcionar corriente de retención y retención, los fabricantes de circuitos integrados de controladores LED ahora están agregando circuitos de purga y amortiguación a sus diseños. Un circuito de purga (normalmente una pequeña resistencia con un condensador de entrada) proporciona la corriente de enclavamiento y retención y elimina las fallas de encendido del TRIAC. Puede implementarse como purgador pasivo o activo.

Se puede utilizar un purgador pasivo para bombillas LED de muy bajo consumo, dijo Anumula. La desventaja de esta solución es que el diseño se verá afectado en eficiencia porque la resistencia siempre está encendida y está perdiendo energía.

Una técnica de diseño utiliza una resistencia y un condensador, pero la resistencia sólo se activa cuando es necesario. La desventaja es que esta solución requiere un interruptor activo para encender y apagar la resistencia, pero ofrece mayor eficiencia que el diseño de purga pasiva.

También se requiere un circuito de amortiguación para garantizar que el TRIAC no falle. Utiliza una pequeña resistencia en serie con la línea, que amortigua la forma de onda de la corriente de entrada para que no cause un pico de corriente de entrada muy alto.

El circuito de amortiguación también garantiza que el atenuador no falle cuando se conecta a varias lámparas LED. Anumula dijo que un gran pico de corriente de entrada en el atenuador con múltiples LED conectados podría exceder la clasificación del TRIAC y provocar que falle prematuramente.

"Si usa el circuito de amortiguación después del puente rectificador, puede usar un MOSFET para controlar cuándo la resistencia está encendida o apagada", dijo Anumula. "Si lo usa en el lado de entrada, antes del puente rectificador, necesitaría un rectificador controlador de silicio para asegurarse de que la resistencia esté en el circuito o fuera del circuito".

Los controladores de controlador LED ISL1903 (ver Figura 1) e ISL1904 de Intersil incorporan un circuito de retención de atenuación (DHC). Es una combinación de un circuito de amortiguación y purga activa. El circuito de purga activo utiliza un mosfet, un diodo, una resistencia y un condensador para proporcionar una cierta cantidad de corriente de retención y enclavamiento.

El ISL1903 admite topologías de convertidores reductores, incluidos convertidores directos aislados y convertidores reductores de retorno de fuente no aislados, mientras que el ISL1904 admite topologías de convertidores elevadores y convertidores flyback aislados.

El LM3447 de Texas Instruments también incorpora circuitos de retención o purga para garantizar que el TRIAC tenga suficiente corriente.

Según John Perry, ingeniero de marketing de productos de Texas Instruments, cuando la carga del LED comienza a disminuir, el circuito de purga se puede encender nuevamente para proporcionar corriente adicional para que el TRIAC siga conduciendo durante el ciclo de baja conducción.

Cuando un TRIAC se activa, no necesita mucha corriente para seguir conduciendo, pero a menudo deja de conducir y esa corriente está bastante cerca de la carga del LED. A medida que se atenúa aún más, exige menos corriente para los LED hasta un punto en el que el atenuador ya no puede conducir.

Según Perry: "Aquí es cuando puede comenzar a vibrar y volver a disparar, lo que finalmente pasará a través de la carga del LED como parpadeo".

En una topología de retorno (consulte la Figura 2), el pin HOLD LM3447 con dos resistencias proporciona la corriente de retención necesaria para mantener el TRIAC en conducción cuando sea necesario. A medida que el atenuador se atenúa aún más, se inicia la corriente de mantenimiento, y cuando la conducción es alta o está cerca de su máxima potencia, la corriente de mantenimiento no se aplica, dijo Perry.

El controlador LED de CA/CC LM3447, una extensión del LM3445, incluye un detector de atenuador, un decodificador de fase y circuitos de corriente de retención ajustables para un funcionamiento de atenuación sin parpadeos en aplicaciones de iluminación LED con retorno aislado.

Para topologías reductoras o reductoras, los diseñadores pueden considerar el TPS92075 de Texas Instruments, que incorpora circuitos digitales y filtrado digital para resolver algunos de los problemas de atenuación. El controlador TPS92075 está diseñado para aplicaciones de iluminación empotrada y lámpara LED CA/CC fuera de línea y regulables por fase.

TI dijo que utiliza un método de control de corriente de entrada patentado para mejorar la compatibilidad con transformadores electrónicos y logra un PFC superior a 0,9 al tiempo que proporciona atenuación sin parpadeos en atenuadores TRIAC.

Rich Miron está en el equipo de contenido técnico de Digi-Key