[ Technical FocusＩ]
오프라인LED 조명을간소화하는
고역률절연형LED 드라이버
옵토 커플러가 필요 없으며 트라이액 디머 호환 가능
환경적인 면에서 기존의 조명 방식에 대한 우려가 커지고 있으며, LED 가격이 낮아짐에 따라 고전력 LED는 오프라인 애플리케이션의 조명 솔루션으로서 그 인기가 점점 더 높아지고 있다. 이전의 LED 드라이버가 오프라인 조명에 요구되는 조건들을 충족시키려면 다수의 외부 디스크리트 부품이 필요했으므로 설계가 복잡해졌다.
Wei Gu Linear Technology Corporation
리니어 테크놀로지(Linear Technology) 의 LT3799 디바이스는 오프라 인 LED 조명에 필요한 모든 기능들을 통합함으로써 복잡성, 공간, 성능 부분 의 요구를 충족시켰다. LT3799는 절연 형 플라이백 컨버터를 임계 전도(경계) 모드로 제어하므로 4W∼100W의 LED 전력이 필요한 LED 애플리케이션에 적 합하다.
이 디바이스 제품은 혁신적인 방식의 전류 검출 기법을 이용함으로써 옵토 커플러를 이용하지 않고도 이차 측으로 레귤레이트된 출력 전류를 제공한다. 또한 고유의 블리더 회로를 포함하고 있으므로 추가 부품 없이도 LED 드라이버가 트라이액 디머와 호환된다. 뿐만 아니라 개방 및 단락 LED 보호 기능을 제공하므로 장기적인 신뢰성을 보장해 준다.
옵토 커플러가 필요 없음
그림 1은 전체적인 LED 드라이버 솔 루션을 나타낸 것이다. LT3799는 일차 측 스위치 전류 파형으로부터 출력 전 류를 검출한다.
경계 모드로 동작하는 플라이백 컨 버터의 경우, 출력 전류 공식은 다음과 같다.
IOUT＝0.5·IPK·N·(1－D)
IPK는 피크 스위치 전류이고 N은 일차 대 이차 권선 비율이며 D는 듀티 사이 클이다. 이 IC는 혁신적인 피드백 제어 를 통해 피크 스위치 전류와 듀티 사이 클을 조절함으로써 출력 전류를 레귤레 이트한다.
입력 전력 및 출력 전압 정보를 알아 야 하는 다른 일차 측 검출 기법들과 달 리, 이 새로운 방식의 기법은 트랜스포 머 권선 저항, 스위치 RDS(ON), 출력 다이 오드 포워드 전압 드롭, LED 케이블 전 압 드롭 때문에 정확도가 거의 영향을 받지 않으므로 훨씬 더 우수한 출력 전 류 레귤레이션을 달성한다.
높은 역률, 낮은 고조파
LT3799는 라인 전류가 인가된 사인 파 전압을 따르도록 함으로써 높은 역 률 (Power Factor)을 달 성 하 며 IEC61000-3-2, Class C 조명 장비의 고조파 규격을 준수한다. 인출 전류가 입력 전압에 비례할 때 1의 역률을 달성 하는 것이다.
이 디바이스는 비율식(Scaled) 입력 전압을 이용하여 피크 스위치 전류를 변조한다. 이와 같은 방법으로 0.97 이 상의 역률을 달성한다. 낮은 대역폭의 피드백 루프가 입력 전류를 왜곡하지 않으면서도 출력 전류 레귤레이션을 유 지한다.
트라이액 디머 호환
트라이액 디머는 오프 상태라고 해도 완전히 꺼진 것이 아니다. 내부 필터를 거쳐 LED 드라이버로 상당한 양의 누 설 전류가 흐르고 있다. 이 전류는 LED 드라이버의 입력 커패시터를 충전하고 임의적인 스위칭이나 LED 깜빡임을 일 으킬 수 있다. 이전의 솔루션들은 이러 한 문제를 해결하기 위해 부피가 크고 비싼 고전압 MOSFET이 포함된 블리 더 회로를 추가했다. 그러나 LT3799는 트랜스포머 일차 권선과 메인 스위치를 블리더 회로로 사용함으로써 MOSFET 이나 기타 추가적인 부품을 필요로 하 지 않는다.
그림 2와 같이 트라이액이 오프 상태 일 때에는 MOSFET 게이트 신호가 하 이로 되며 MOSFET이 턴온하여 누설 전류를 블리딩시키고 입력 전압을 0V 로 유지한다.
트라이액이 턴온하면 곧바로 MOS-FET이 다시 정상적인 전력 공급 장치 로 돌아간다.
개방 및 단락 LED 보호
트랜스포머 삼차 권선을 통해 LED 전압을 지속적으로 모니터링한다. 이 삼차 권선 전압은 메인 스위치가 오프 이고 출력 다이오드가 전류를 전도하는 상태일 때의 출력 전압에 비례한다. 과 전압이나 개방 LED가 발생했을 경우에 는 메인 스위치가 턴오프하고 CT 핀의 커패시터가 방전한다. 그리고 그림 3과 같이 회로가‘hiccup’모드로 된다.
단락 LED가 발생한 경우에는 이 IC 가 최소 주파수로 실행된다. 그러면 삼 차 권선이 IC에 충분한 전력을 공급할 수 없으므로 VIN 핀 전압이 UVLO 임계 값 아래로 떨어진다. 그러면 이 IC가 그림 4와 같은 스타트업 시퀀스로 들 어간다.
CTRL 핀 및 아날로그 디밍
이 디바이스는 다중의 CTRL 핀을 이 용하여 출력을 조절할 수 있다. 예를 들 어 아날로그 디밍을 위해 출력 전류가 어떤 CTRL 핀으로 인가되는 DC 제어 전압을 따르도록 할 수 있다. 과열 방지 및 라인 브라운아웃 보호 기능 역시 이 러한 CTRL 핀을 이용하여 편리하게 구 현할 수 있다.
리니어 테크놀로지의 LT3799는 옵 토 커플러를 필요로 하지 않으며 표준 적 트라이액 디밍, 능동 PFC, 우수한 LED 전류 레귤레이션을 특징으로 하는 통합적인 오프라인 LED 드라이버 솔루 션이다.
이와 같이 높은 성능의 다기능 IC 제 품을 이용함으로써 오프라인 LED 드라 이버 솔루션을 간소화하고 크기를 줄일 수 있다.
