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EO LIGHTING - MARZO 2022 XXVI Lighting terminano con LI, come TL431LI-Q1, hanno un costo ridot- to e offrono una migliore stabilità del carico capacitivo e una minore corrente di polarizzazione. L’unica differen- za tra TL431LI-Q1 e TL432LI-Q1 è la disposizione dei pin. Ciascun dispositivo viene fornito con i gradi di precisione A e B e con gli intervalli di temperatura di esercizio I e Q. La maggior parte dei dispositivi TL431 è disponibile anche in versioni automotive contraddistinte dal suffisso -Q1; il TL431-Q1 presenta quindi l’intervallo di corrente di pola- rizzazione più ampio della famiglia. Stabilità Un tipico regolatore di tensione utilizza un circuito di feedback per mantenere una tensione di uscita costan- te. Come con qualsiasi circuito di feedback, la quantità di sfasamento determina la stabilità del circuito. I conden- satori incidono sulla stabilità del circuito aggiungendo un polo nel circuito (C2 e C6 nella figura 3). Poiché ogni polo contribuisce a 90 gradi di sfasamento, il sistema potreb- be richiedere una compensazione per essere stabile. L’aggiunta del condensatore C6 sul catodo TL431LI-Q1 migliora in genere l’immunità alle interferenze elettro- magnetiche. Il condensatore C2 è il condensatore di usci- ta in questo preregolatore lineare discreto ad alta poten- za e conveniente. Più è grande il condensatore di uscita, più il progetto è resiliente ai transienti di carico dovuti all’accensione e allo spegnimento dei LED. Un metodo diffuso per una progettazione che tenga con- to della compensazione consiste nell’aumentare la re- sistenza in serie del condensatore, come descritto nel rapporto applicativo Capire i grafici delle condizioni limite di stabilità nella scheda tecnica di TL431, TL432. [1] Il preregolatore lineare mostrato nella figura 3 utiliz- za una rete di compensazione intorno all’amplificatore di errore interno (C4) del TL431LI-Q1, che posiziona un polo nell’origine a bassa frequenza. C4 riduce la lar- ghezza di banda della rete di feedback del TL431LI-Q1 ed elimina l’effetto dei poli ad alta frequenza nel sistema. Questo tipo di compensazione con un singolo condensa- tore è detta anche compensazione a polo dominante. Il rapporto applicativo Regolatori lineari AN-1148: teoria del funzionamento e della compensazione [2] contiene ulteriori dettagli. L’Equazione 3 calcola la frequenza del polo alla quale il grafico del guadagno dovrebbe attraversare gli 0 dB. Un valore di 100 pF dà 36 kHz: Una rete di compensazione di tipo II può migliorare ulte- riormente la larghezza di banda del circuito di feedback del sistema aggiungendo un polo e uno zero con i compo- nenti C5 e R7. Elemento regolatore Il preregolatore lineare in figura 3 utilizza transistor NPN come elemento regolatore. La combinazione tra TL- 431LI-Q1 ed NPN richiede almeno 1 V dall’ingresso all’u- scita per rimanere entro la regolazione. Il vantaggio prin- cipale dell’utilizzo dei transistor NPN è il loro costo ridotto e la bassa impedenza di uscita, che ne facilita la compen- sazione. Gli NPN sono utili in applicazioni con correnti di uscita inferiori a 200 mA. A seconda della massima dissipazione di potenza previ- sta è possibile calcolare il numero di transistor paralleli in base alla dissipazione termica del package. Ad esempio, per il package SOT-223 vi è un equilibrio tra costi e presta- zioni termiche. La resistenza termica del package SOT-223 è di circa 50 °C/W su un circuito stampato con rame da 1 oz, che segue la serie di documenti JEDEC EIA/JESD51-x. Un NPN nel package SOT-223 è in grado di dissipare circa 1,1 Wa una TA di 85 °C rimanendo al di sotto di una TJ di 150 °C, come calcolato nell’Equazione 4: L’Equazione 5 calcola la massima dissipazione di potenza del preregolatore: Il preregolatore lineare richiede tre transistor NPN per dissipare il calore ad una TA di 85 °C rimanendo al di sotto di una TJ di 150 °C. Per requisiti di potenza più elevati, è possibile aumentare il numero di transistor. Con il preregolatore di tensione progettato nel sistema, la dissipazione di potenza sul driver LED è ora di soli 0,6 W, come mostrato nell’Equazione 6: Prestazioni termiche La figura 5 mostra le prestazioni termiche del preregola- tore di tensione lineare in base allo schema della figura 3. Il circuito stampato a due strati di prova ha dimensioni di 85 mm x 40 mm e 1 oz di rame. La temperatura massima sugli NPN è di 80 °C con un ingresso a 18 V e una TA di 25 °C. Ad una TA di 85 °C, la temperatura massima rimane al di sotto della TJ massima di 150 °C.