LED-Treiber für High Power Machine Vision Flash
Machine-Vision-Systeme verwenden sehr kurze helle Lichtblitze, um Hochgeschwindigkeitsbilder für eine Vielzahl von Datenverarbeitungsanwendungen zu erzeugen. Zum Beispiel werden schnelllaufende Förderbänder zur schnellen Etikettierung und Fehlererkennung durch Machine-Vision-Systeme verwendet.Infrarot- und Laser-LED-Taschenlampen werden häufig für maschinelles Sehen mit kurzer Reichweite und Bewegungserkennung verwendet. Das Sicherheitssystem sendet einen schnellen, nicht wahrnehmbaren LED-Blitz aus, um Bewegungen zu erkennen, Sicherheitsbilder zu erfassen und zu speichern.
Eine Herausforderung bei all diesen Systemen ist die Erzeugung sehr hoher Ströme und kurzer (Mikrosekunden) LED-Kamerablitzwellenformen, die über längere Zeiträume verteilt werden können, z. B. 100 ms bis mehr als 1 s.Erzeugung kurzer LED-Blitzrechteckwellen mit lange Intervalle sind nicht einfach. Die Herausforderung wird noch erhöht, wenn der Ansteuerstrom der LED (oder LED-String) über 1 A steigt und die LED-Einschaltzeit auf wenige Mikrosekunden reduziert wird. Viele LED-Treiber mit Hochgeschwindigkeits-PWM-Fähigkeiten möglicherweise nicht in der Lage, längere Ausschaltzeiten und kurze Perioden mit hohem Strom effektiv zu bewältigen, ohne die Rechteckwellenqualität zu verringern, die für die ordnungsgemäße Verarbeitung von Hochgeschwindigkeitsbildern erforderlich ist.
Proprietärer LED-Blitz
Glücklicherweise bietet der Hochgeschwindigkeits-LED-Treiber LT3932 einen Machine Vision-Kamerablitz für LED-Strings bis zu 2 A mit Auszeiten von bis zu 1 Sekunde, 1 Stunde, 1 Tag oder mehr. Der spezielle Kamerablitz des LT3932' Diese Funktion ermöglicht es, die Ausgangskapazität und den Ladezustand des Regelkreises auch während langer Abschaltzeiten aufrechtzuerhalten.Nachdem er den Zustand der Ausgangs- und Regelkreiskondensatoren abgetastet hat, lädt der LT3932 diese Komponenten während langer Abschaltungen weiter auf, um den üblichen Leckstrom zu kompensieren, der andere LED-Treiber nicht berücksichtigen.
Die proprietäre Blitztechnologie des LT3932' kann erweitert werden und die Treiber können parallel geschaltet werden, um einen höheren LED-Blitzstrom bereitzustellen. Die gewünschte Blitzform und Integrität bleiben gleich. Abbildung 1 zeigt, wie einfach es ist, zwei zu verbinden Treiber parallel, um einen 3A-Kamerablitz zu unterstützen, und Designs bis zu 4A sind möglich.
Die Anforderungen an LED-Blitze für Bildverarbeitungssysteme sind viel höher als bei Standard-PWM-Dimming-Treibern. Die meisten High-End-LED-Treiber sind jedoch so konzipiert, dass sie eine PWM-Dimm-Helligkeitssteuerung bei einer PWM-Frequenz von mindestens 100 Hz bieten. Dies liegt daran, dass bei niedrigere Frequenzen, selbst wenn die LED-Wellenform rechteckig und wiederholbar ist, sieht das menschliche Auge ein störendes Flimmern oder stroboskopisches Flimmern. Bei 100 Hz beträgt die theoretische maximale Ausschaltzeit etwa 10 ms. Während der Ausschaltzeit von 10 ms, wenn Wenn der LED-Treiber richtig ausgelegt ist, verliert er sehr wenig Ausgangskapazitätsladung, wodurch er die Regelschleife in ungefähr demselben Zustand startet und somit den letzten PWM-Ein-Impuls beendet. Die schnelle Reaktion und das Hochfahren des induktiven Stroms und der nächsten LED Der PWM-Leitungsimpuls kann schnell und wiederholbar sein und die Startzeit ist extrem kurz ickly, wenn die LED wieder eingeschaltet wird.
Parallele LED-Treiber für höheren Strom
Der LED-Treiber fungiert als Stromquelle und regelt den durch die LEDs gesendeten Strom. Der Strom fließt nur in eine Richtung, sodass mehrere LED-Treiber parallel geschaltet und der Strom durch die Last aggregiert werden kann. Die Stromquelle funktioniert nicht müssen sich vor einem Stromrückfluss durch einen Wandler schützen und sich auch keine Sorgen über Ausgangsfehlanpassungen machen. Andererseits sind Spannungsregler selbst nicht gut darin, den Strom auszugleichen. Wenn beide versuchen, die Ausgangsspannung auf einen bestimmten Punkt einzustellen , und ihre Rückkopplungsnetzwerke sind leicht unterschiedlich, kann der Regler den Rückstrom absorbieren.
Der LED-Treiber hält seinen Ausgangsstrom konstant, unabhängig davon, ob andere Treiber zusätzlichen Strom liefern und an der Ausgangslast aggregieren. Dies macht es sehr einfach, LED-Treiber zu parallelisieren. Zum Beispiel ein LED-Blitzsystem mit zwei parallelen LT3932-LED-Treibern in Abbildung 1 kann vier LEDs mit einer Effizienz von 3 A ansteuern, wobei 10 μs kurze Impulse über einen längeren Zeitraum auseinanderbrechen, wie von Bildverarbeitungssystemen definiert.Während der PWM-Einschaltzeit erzeugt jeder LT3932-Wandler die Hälfte des gesamten Serienstroms;Während der PWM Ausschaltzeit schaltet sich der Wandler aus und speichert seinen Ausgangszustand. Die Ausschaltzeit kann kurz oder lang sein, ohne die Wiederholbarkeit der Blitzwellenform zu beeinträchtigen.
Abbildung 1. Der parallele 1,5-A-LED-Treiber LT3932 erzeugt 3-A-LED-Impulse für die industrielle Bildverarbeitung mit langer Ausschaltzeit im Vergleich zu Standard-PWM-Dimmfrequenzen.
Abbildung 2. Die in Abbildung 1 gezeigte 3a-Kamerablitzwellenform parallel zum LED-Treiber sieht unabhängig von der PWM-Auszeit gleich aus. Die Wellenform zeigt, dass (a) 10 μs-Impulse nach 10 ms und (b) 10 μs-Impulse nach 1 s sind identisch. Die LT3932 LED-Blitzwellenform sieht nach einem Tag oder mehr PWM-Auszeit gleich aus.
Bei langen Abschaltungen ist die parallele Kamerablitzanwendung fast so einfach wie ein einzelner Wandler. Der Wandler beobachtet die gemeinsame Ausgangsspannung am Ende des letzten PWM-Ein-Impulses, lädt den Ausgangskondensator auf diesen Zustand und hält ihn auch bei langen Abschaltzeiten. Ausschaltzeiten können durch einen geringen Wartungsstrom kompensiert werden. Wenn der nächste PWM-Leitungsimpuls beginnt, schaltet sich der PWM-MOSFET jedes Wandlers ein und die Ausgangskapazität beginnt ungefähr im gleichen Zustand wie der letzte Impuls, egal ob nach 10 ms oder einen ganzen Tag.
Die Abbildungen 2 (a) und 2 (b) zeigen den LT3932-Parallel-LED-Treiber, der 4 LEDs bei 3 A mit einem Bildverarbeitungskamerapuls von 10 μs ansteuert. Ob es sich um eine 10 ms PWM-Auszeit (100 Hz) oder eine 1 s PWM-Auszeit handelt (1 Hz) sind die LED-Pulse steil und schnell, was ideal für Bildverarbeitungssysteme ist.
Höherer Strom ist auch möglich
Parallele LED-Treiber sind nicht auf zwei Konverter beschränkt. Drei oder mehr Konverter können auch parallel geschaltet werden, um höhere Stromwellenformen mit steilen Flanken zu erzeugen. Das System hat keine Master- oder Slave-Geräte, daher liefern alle Konverter die gleiche Strommenge und teilen sich die gleichmäßig belasten. Es wird empfohlen, dass alle parallelen LED-Treiberwandler denselben synchronen Takt teilen und in Phase bleiben. Dadurch wird sichergestellt, dass die Ausgangskapazitätswelligkeit aller Wandler ungefähr die gleiche Phase hat, sodass der Welligkeitsstrom nicht in die entgegengesetzte Richtung fließt oder zwischen verschiedenen Wandlern. Es ist wichtig, die PWM-Pulswellenform phasenverschoben mit dem 2 MHz-Synchrontakt zu halten. Dadurch wird sichergestellt, dass die LED-Blitzwellenform rechtwinklig und jitterfrei bleibt, was zu optimalen Bildverarbeitungsergebnissen führt.
Die LT3932-Demonstrationsschaltung (DC2286A) wurde entwickelt, um 1 A LED-Strom durch eine oder zwei LEDs zu treiben (die als Abwärts-LED-Treiber fungieren). Wie in Abbildung 1 gezeigt, ist sie einfach zu ändern und parallel, um einen höheren Strom und eine höhere Spannung zu erzielen , oder Parallelbetrieb.Abbildung 4 zeigt, wie zwei solcher Schaltungen einfach miteinander verbunden werden können, um vier LEDs mit 10μs, 3A-Impulsen von einem 24-V-Eingang zu treiben.Zu Testzwecken kann der Impulsgenerator verwendet werden, um ein synchrones Taktsignal bereitzustellen, wie in Abbildung 4 gezeigt. In einem Massenproduktions-Bildverarbeitungssystem kann der Taktchip verwendet werden, um ein synchrones Taktsignal und einen PWM-Puls zu erzeugen.
Abbildung 3. Beispiel für maschinelles Sehen auf einem industriellen Förderband. Das Erkennungssystem bewegt sich mit vielen verschiedenen Geschwindigkeiten, aber die Blitztechnologie muss schnell und scharf sein.
Abbildung 4. Zwei DC2286A LT3932-Demonstrationsschaltungen können einfach parallel geschaltet werden, um die in Abbildung 1 gezeigte LED-Blitzanwendung für die industrielle Bildverarbeitung mit 3 A bis 4 A zu erstellen.
Fazit
Bildverarbeitungssysteme können parallele LED-Treiber verwenden, um schnelle, rechteckige Hochstrom-Wellenformen zu erzeugen, die für die automatische Bildverarbeitung benötigt werden parallele LT3932-Wandler, 3 A und höhere Mikrosekundenpulse können auch bei längerer Ausschaltzeit erreicht werden. Die LED-Kamerablitzwellenform bleibt unabhängig von der Zeit zwischen den LED-Blitzen quadratisch und jitterfrei
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