Escolhendo o driver LED regulável certo

Jul 27, 2023

Os designs de driver de LED podem fornecer desempenho de escurecimento de inicialização rápida e sem cintilação, ao mesmo tempo que fornecem alto fator de potência e eficiência, escreve Rich Miron

O desempenho de dimerização de lâmpadas LED em dimmers legados baseados em TRIAC é um dos maiores desafios para os projetistas de iluminação LED. Em muitos casos, isso causa cintilação e redução do alcance de escurecimento em comparação com as lâmpadas incandescentes.

O problema é que os dimmers baseados em TRIAC foram projetados para uso com lâmpadas incandescentes, que possuem cargas resistivas. Quando os LEDs começaram a ser usados ​​com os dimmers, os requisitos de baixa corrente, juntamente com a natureza não resistiva dos dispositivos, fizeram com que os TRIACs ligassem e desligassem intermitentemente, o que cria o efeito de cintilação.

Como os LEDs e drivers de LED possuem cargas não resistivas, a corrente necessária é menor que a corrente de retenção do TRIAC no dimmer. Corrente de retenção insuficiente quando o TRIAC dispara, o que causa oscilação e faixa de escurecimento limitada.

“Esses dimmers de parede TRIAC foram projetados para funcionar com lâmpadas incandescentes, que são classificadas para operar em níveis de potência mais elevados e são resistivas”, disse Rakesh Anumula, engenheiro de aplicações da Intersil. “Ao migrar de lâmpadas incandescentes para lâmpadas fluorescentes compactas ou iluminação LED, a carga não é mais resistiva, é indutiva ou capacitiva, de modo que o dimmer não se comporta da mesma maneira que faria com uma lâmpada incandescente.”

“O resultado é cintilante quando o dimmer interage com a entrada dos drivers de LED”, acrescentou Anumula. “Eles causam algum tipo de ressonância, que faz com que o TRIAC ligue/desligue intermitentemente, o que causa brilho na luz de saída que é visto como tremulação.”

Além disso, como a carga agora é diferente, a característica de escurecimento é um pouco diferente, portanto não há a mesma intensidade ou saída de luz, disse Anumula.

A questão é que o TRIAC precisa de uma certa quantidade de corrente de travamento e corrente de retenção, que não são atendidas por uma lâmpada LED, o que por sua vez significa que o TRIAC ligará e desligará intermitentemente.

Para fornecer a corrente de travamento e retenção, os fabricantes de IC de driver de LED estão agora adicionando circuitos de purga e amortecimento aos seus projetos. Um circuito de sangramento (normalmente um pequeno resistor com um capacitor de entrada) fornece a corrente de travamento e retenção e elimina a falha de ignição do TRIAC. Pode ser implementado como sangrador passivo ou ativo.

Um sangrador passivo pode ser usado para lâmpadas LED de muito baixa potência, disse Anumula. A desvantagem desta solução é que o projeto sofrerá um impacto na eficiência porque o resistor está sempre ligado e está sangrando energia.

Uma técnica de projeto usa um resistor e um capacitor, mas o resistor só é ligado quando necessário. A desvantagem é que esta solução requer um interruptor ativo para ligar e desligar o resistor, mas oferece maior eficiência do que o projeto de sangrador passivo.

Um circuito de amortecimento também é necessário para garantir que o TRIAC não falhe. Ele usa um pequeno resistor em série com a linha, que amortece a forma de onda da corrente de entrada para não causar um pico de corrente de entrada muito alto.

O circuito de amortecimento também garante que o dimmer não falhe quando conectado a várias lâmpadas LED. Anumula disse que um grande pico de corrente de entrada no dimmer com vários LEDs conectados poderia exceder a classificação do TRIAC e causar sua falha prematura.

“Se você usar o circuito de amortecimento após a ponte retificadora, poderá usar um MOSFET para controlar quando o resistor está ligado ou desligado”, disse Anumula. “Se você usá-lo no lado de entrada, antes da ponte retificadora, você precisaria de um retificador controlador de silício para garantir que o resistor esteja no circuito ou fora do circuito.”

Os controladores de driver de LED ISL1903 da Intersil (veja a Figura 1) e ISL1904 incorporam um circuito de retenção de dimmer (DHC). É uma combinação de um circuito ativo de sangramento e amortecimento. O circuito de purga ativo usa um mosfet, diodo, resistor e capacitor para fornecer uma certa quantidade de corrente de retenção e travamento.

O ISL1903 suporta topologias de conversor buck, incluindo conversores forward isolados e conversores buck de retorno de fonte não isolados, enquanto o ISL1904 suporta topologias de conversor boost e conversores flyback isolados.