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STMicroelectronics afirma que su nuevo controlador de potencia mejora la eficiencia y el rendimiento en aplicaciones de LED.

Hace solo un par de años comencé a usar bombillas LED. Estuve en la tienda un día, noté que las bombillas LED eran mucho más baratas de lo que esperaba (gracias a algún tipo de reembolso de la compañía de energía), y las compré.

Sigo prefiriendo las bombillas incandescentes durante el invierno, pero está claro que los LED se convertirán en una tecnología de iluminación cada vez más dominante. La eficiencia mejorada en comparación con las bombillas incandescentes es impresionante y, por mi parte, estoy satisfecho con la calidad de la luz. De hecho, cuando pienso en las principales ventajas de las bombillas LED, empiezo a preguntarme: "¿Qué es el problema?" Hay un problema, pero no es algo que los consumidores noten. Más bien, es algo que los ingenieros eléctricos notan: los circuitos de iluminación LED son Complicado.

LEDs de conducción de CA

Una bombilla incandescente requiere algo de vidrio, algo de metal y un filamento de tungsteno. No se vuelve mucho más simple que eso. En contraste, una bombilla LED debe incorporar circuitos altamente sofisticados para garantizar un control LED efectivo que se alimente directamente de la tensión de la red.

El siguiente esquema muestra un ejemplo de una fuente de alimentación construida alrededor del UCC28910, que es un conmutador de retorno de alto voltaje de Texas Instruments destinado a aplicaciones como iluminación LED y adaptadores de pared.

Diagrama tomado de la hoja de datos de UCC28910.

En realidad, el circuito parece mucho más simple de lo que realmente es: eche un vistazo al siguiente diagrama, que le muestra lo que está pasando dentro del controlador IC.

Diagrama tomado de la hoja de datos de UCC28910.

Lado primario vs. lado secundario

Uno de los desafíos involucrados en el diseño de fuentes de alimentación de este tipo es el tema de la regulación de la producción. En el contexto de este artículo, la regulación de salida se refiere principalmente a la salida corriente regulación, porque en las aplicaciones de LED debemos centrarnos en proporcionar corriente constante en lugar de voltaje constante.

La seguridad requiere que la salida de la fuente de alimentación esté aislada eléctricamente de su entrada. Esto se logra mediante el uso de un transformador, como el que se muestra en el esquema que se muestra arriba. Sin embargo, esto plantea una pregunta: ¿Cómo puede el controlador IC regular la salida si la salida está aislada eléctricamente del IC y todo lo demás a la izquierda del transformador?

La solución típica es usar un optoacoplador. Este esquema general, que alcanza la regulación mediante retroalimentación acoplada ópticamente desde el lado de salida del transformador, se denomina regulación del lado secundario (SSR).

La alternativa a la regulación del lado secundario es la regulación del lado primario (PSR). Con esta técnica, no se requiere retroalimentación del lado secundario. De alguna manera, el controlador obtiene información de retroalimentación adecuada del campo magnético asociado con el transformador. No pretendo entender los detalles de este método, que parece ser bastante sofisticado.

Una comparación exhaustiva de PSR y SSR probablemente requeriría un artículo completo (y no soy yo el que lo escribe). La conclusión es que generalmente se prefiere el PSR, porque reduce el espacio y el costo de la placa, los cuales son factores críticos en la iluminación LED y muchas otras aplicaciones.

El HVLED001B

STMicro describe su nuevo controlador de iluminación LED como un dispositivo “de vanguardia” que brinda “mayores ahorros de energía” junto con “conveniencia y simplicidad”. No dudo que este es un IC de alto rendimiento que ofrece mejoras Funcionalidad, pero creo que esta descripción provino más del departamento de marketing que del departamento de ingeniería.

El HVLED001B admite tanto la regulación del lado primario como el secundario. Convierte de CA a CC con un alto factor de potencia, que es una característica cada vez más importante a medida que la iluminación LED se vuelve más generalizada y puede enfrentar varios tipos de condiciones de falla. La corriente de reposo típica es bastante baja, alrededor de 500 µA. Realmente nunca he pensado en la corriente de reposo consumida por una bombilla, pero si las áreas urbanas se llenan con innumerables bombillas LED, supongo que toda esa corriente de reposo podría acumularse.

Al igual que con la parte de TI analizada anteriormente, hay muchos circuitos dentro del HVLED001B:

Diagrama tomado de la hoja de datos HVLED001B.

Eficiencia

La hoja de datos del HVLED001B indica que la pieza tiene "alta eficiencia" en "un amplio rango de voltaje y corriente". Esta es una especificación importante: el aumento de la eficiencia es uno de los principales puntos de venta de las bombillas LED.

Sin embargo, no pude encontrar ninguna información específica de eficiencia en la hoja de datos. Las gráficas de rendimiento no implican eficiencia, y la búsqueda de la palabra "eficiencia" devuelve solo la declaración de "alta eficiencia" incluida en la lista de "Características" en la página uno. La hoja de datos del UCC28910, por el contrario, tiene bastante información relacionada con la eficiencia.

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¿Tiene alguna experiencia en el diseño de convertidores de CA a CC para aplicaciones LED? Si es así, sería genial escuchar sus pensamientos sobre esta nueva parte de STMicro.