Couverture ElectroniqueS n°127

Dans de nombreuses applications, la tendance actuelle qui consiste à privilégier les Del comme source principale d'éclairage va perdurer dans les décennies à venir. Cet engouement a entraîné tout naturellement une forte demande en circuits intégrés pour les piloter. Le déclin de l'ampoule à incandescence est en partie lié à l'utilisation croissante des diodes électro-luminescentes comme source d'éclairage. A cet égard, la technologie des Del a fortement progressé au cours des deux dernières années. Les avancées en matière de déperdition de chaleur, de conditionnement et de traitement ont permis d'obtenir des niveaux de luminosité supérieurs, un rendement et une durée de vie accrus. De surcroît, des gains sont encore attendus en termes de rendement de conversion énergétique, de gestion thermique et de coûts de production. En particulier, le rendement des Del a fait un bond en avant spectaculaire. Il résulte d'une génération améliorée de la lumière au sein du composant, ainsi que de son extraction efficiente de la puce et de son boîtier associé. Quant au prix des Del, il a fortement chuté. Par exemple, lors de leur introduction sur le marché, les Del blanches de 20 mA étaient proposées à 1 $ en fort volume. Aujourd'hui, de telles diodes sont commercialisées aux alentours de 0,3 $. Si tous ces progrès ont favorisé l'adoption des Del comme source d'éclairage dans divers domaines, ils ont aussi développé une demande parallèle en circuits intégrés dont la mission est de les piloter. Pour comprendre les obstacles inhérents à la conception et à la fabrication de ces drivers, il convient de connaître les conditions requises pour qu'une Del produise de la lumière. Ainsi, une Del blanche doit être pilotée par une source de courant constant afin que le point lumineux reste uniforme. La Del blanche étant avant tout une diode, sa chute de tension directe (Vf) doit aussi être maîtrisée. Cette dernière dépend de la valeur du courant nominal dans la diode, ainsi que de la température. La tension directe d'une Del blanche parcourue par un courant de 20 mA varie typiquement entre 2,5 et 3,9 V, sur la totalité de la plage de température de fonctionnement définie pour le composant. La plupart des applications mettent en &oelig;uvre plusieurs Del blanches agencées en parallèle, en série, ou selon une combinaison série-parallèle. Cela sous-entend qu'en fonction de la configuration adoptée, les pilotes de Del seront aptes à fournir un courant et une tension suffisants. De même, la topologie de conversion devra satisfaire aux conditions opératoires en rapport avec la plage de la tension d'entrée, la tension et le courant de sortie requis. Un pilote de Del et un contrôleur polyvalent Ainsi, le LTC3783 est un pilote de Del en mode courant et un contrôleur polyvalent configurable en un convertisseur élévateur, abaisseur, abaisseur-élévateur, Sepic ou flyback, ou comme un régulateur de tension constante/courant constant. Il délivre un fort courant à des réseaux et agencements de Del. La variation du flux lumineux émis par les diodes de puissance est ajustée par l'intermédiaire d'un signal PWM. Grâce à la mise en &oelig;uvre de techniques propriétaires, les commutations de charge sont extrêmement rapides, sans qu'elles engendrent de problèmes de sous-tension ou de surtension transitoires. Des rapports de gradation de 3000:1 (à 100 Hz) sont obtenus de façon numérique. Avec une commande analogique, un rapport additionnel de 100:1 est procuré. Il s'agit là d'un critère important du fait de la très grande sensibilité de l'&oelig;il humain aux légères variations de la lumière ambiante. Quant à la technologie True Color PWM, elle garantit l'intégrité des couleurs des Del blanches et RVB. Une application typique du LTC3873 est présentée sur la figure. Afin d'améliorer le rendement, la résistance à l'état passant d'un Mosfet se substitue à la classique résistance de détection du courant. Quant au LT3475, il consiste en un double convertisseur DC/DC abaisseur fonctionnant en driver de Del à courant constant, capable de générer jusqu'à 1,5 A par canal. La résistance de détection interne et le contrôle de gradation en font un choix tout indiqué pour commander des Del de forte intensité. La précision du courant de sortie est maintenue sur une plage de 50 mA à 1,5 A, tandis que la circuiterie True Color PWM autorise un rapport de gradation de 3000:1. Acceptant typiquement une tension d'entrée comprise entre 4 et 36 V (40 V max.), ce convertisseur est adapté à un grand nombre de sources d'alimentation. Celles-ci seront formées de quatre piles alcalines, de quatre cellules NiCd/NiMH/Li-ion, ou proviendront d'un rail de tension logique 5 V, d'un transformateur mural non régulé, d'un système d'alimentation automobile. La fréquence de commutation du LT 3475 s'échelonne entre 200 kHz et 2 MHz, autorisant l'usage de minuscules inductances et de condensateurs céramique. En outre, les bandes de fréquence critiques comme celles réservées à la radio en modulation d'amplitude pourront être évitées. Le LT3475 met en &oelig;uvre un principe de détection de courant côté chaud. La connexion de la cathode de la Del est alors reliée à la masse, éliminant ainsi le fil de masse dans la plupart des applications. Le contrôle en mode courant, allié à une tension de référence de grande précision, améliore la dynamique de boucle et se traduit par un courant dans la Del parfaitement régulé. Pour un fonctionnement en toute indépendance, les deux voies du circuit disposent de signaux VADJ et PWM distincts. Le courant de chaque canal est déphasé de 180 degrés par rapport à l'autre, ce qui réduit l'ondulation en sortie des deux voies. Enfin, le circuit dispose de protections contre les Del en circuit ouvert ou en court-circuit. Dans son boîtier TSSOP-16 à dissipation thermique amélioré, le LT3475 se présente comme une solution compacte pour piloter de deux à quatre Del de forte intensité.

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