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ADI:用于高功率机器视觉闪光灯的 LED 驱动器

文章转自ADI官网,版权归属原作者所有 机器视觉系统使用非常短的强光闪烁来产生用于各种

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机器视觉体系运用十分短的强光闪耀来发作用于各种数据处理运用的高速图画。例如,快速移动的传送带经过机器视觉体系进行快速标签和缺点检测。红外和激光LED亮光灯常用于近程和运动检测机器视觉。安全体系宣布高速、难以发觉的LED亮光灯来检测运动,捕获和存储安全印象。

一切这些体系都存在的一个应战,即发作十分高的电流和短时刻(微秒)LED相机亮光波形,这些波形或许散开在较长时刻内,例如100 ms到1 s以上。发作距离较长时刻的短时LED亮光方波并非易事。当LED(或LED串)的驱动电流上升到1 A以上,而且LED敞开时刻缩短到几微秒时,应战难度进一步加大。许多具有高速PWM才能的LED驱动器或许无法有用处理较长关断时刻和短时刻的高电流,而又不下降恰当处理高速图画所需的方波质量。

专有LED亮光灯

走运的是,LT3932高速LED驱动器可为高达2 A的LED串供给机器视觉相机亮光灯,关断时刻能够长达1秒、1小时、1天或更长时刻。LT3932的特别相机亮光灯功用答应其坚持输出电容和操控环路充电状况,哪怕是在长关断时刻内。对输出和操控环路电容的状况进行采样后,LT3932持续在长关断期间对这些元件进行涓流充电,以补偿一般都会有的漏电流,而这是其他LED驱动器未予考虑的。

LT3932的专有亮光技能能够扩展,驱动器能够并联以供给更高的LED亮光电流。所需的亮光形状和完整性坚持不变。图1显现了并联两个驱动器以支撑3 A相机亮光灯是多么简略,高达4 A的规划也是可行的。

Figure 1
图1.相关于规范PWM调光频率,并联LT3932 1.5 A LED驱动器发作具有长关断时刻的3 A机器视觉LED脉冲。

机器视觉体系的LED亮光灯要求远远高于规范PWM调光驱动器所能到达的要求。也就是说,大多数高端LED驱动器规划用于在至少100 Hz的PWM频率下供给PWM调光亮度操控。这是由于,若频率较低,哪怕LED波形是方形且可重复的,人眼看到的也是令人讨厌的闪耀或频闪。在100 Hz时,理论最大关断时刻约为10 ms。在10 ms关断时刻内,假如规划正确,LED驱动器会丢失很少输出电容电荷,使其在大约相同的状况下发动操控环路,然后完毕最终一个PWM导通脉冲。电感电流和下一个LED PWM导通脉冲的快速呼应和斜坡上升能够很快且可重复,而且发动时刻极短。较长关断时刻(频率低于100 Hz时)或许会导致输出电容因漏电而丢失电荷,然后使LED从头敞开时无法快速呼应。

并联LED驱动器以供给更高电流

LED驱动器充任电流源,调理经过发光二极管宣布的电流。电流仅沿单一方向流向输出,因而可将多个LED驱动器并联起来,其电流汇总后经过负载。电流源不需要防备电流经过一个转换器反向活动,也无需忧虑输出不匹配。另一方面,电压调理器自身并不拿手均流。假如它们都企图将输出电压调理到某一点,而且其反应网络存在纤细差异,则调理器或许会吸收反向电流。

LED驱动器会坚持其输出电流不变,不管其他驱动器是否供给额定电流并汇总在输出负载上。这使得并联LED驱动器十分简略。例如,图1所示两个并联LT3932 LED驱动器构成的LED亮光灯体系能以3 A高效驱动4个LED,10μs短脉在机器视觉体系所界说的较长期间内冲散开来。在PWM导通时刻内,每个LT3932转换器发作总串电流的一半;在PWM关断时刻内,转换器封闭并保存其输出状况。关断时刻可短可长,对亮光波形的重复性没有影响。

在长关断期间,并联相机亮光灯运用简直与单个转换器相同简略。转换器调查最终一个PWM导通脉冲完毕时的同享输出电压,让输出电容充电至该状况并坚持,即便在长关断时刻内也如此。每个转换器将其PWM MOSFET与同享负载断开衔接,并向其输出电容供给电流以补偿走漏的能量,使该电容充电至挨近最终电压状况并坚持。这些电容在长关断时刻内发作的任何走漏都能够经过少数坚持电流来补偿。当下一个PWM导通脉冲开始时,每个转换器的PWM MOSFET导通,输出电容以与最终一个脉冲大致相同的状况发动,不管是经过了10 ms仍是一整天。

Figure 2
图2(a)和2(b)显现了LT3932并联LED驱动器以3 A驱动4个LED,机器视觉相机脉冲为10μs。不管是10 ms PWM关断时刻(100 Hz)仍是1 s PWM关断时刻(1 Hz),LED脉冲都很峻峭且快速,这关于机器视觉体系是十分抱负的。

完成更高电流亦可行

并联LED驱动器不限于两个转换器。三个或更多转换器也能够并联在一起,发作具有陡沿的更高电流波形。该体系没有主器材或从器材,因而一切转换器都供给相同量的电流并均匀分管负载。主张一切并联LED驱动器转换器同享相同的同步时钟并坚持同相。这样可保证一切转换器的输出电容纹波具有大致相同的相位,故而纹波电流不会反向活动或在不同转换器之间活动。PWM脉冲波形与2 MHz同步时钟坚持同相很重要。这样可保证LED亮光波形坚持方形且无颤动,然后发作最佳图画处理结果。

LT3932演示电路(DC2286A)规划为经过一个或两个LED(作为降压LED驱动器)驱动1 A的LED电流。如图1所示,它很简略进行更改和并联,以完成更高电流、更高电压或并联运转。图4显现了如何将两个这样的电路轻松衔接在一起,从24 V输入以10μs、3 A脉冲驱动4个LED。出于测验意图,脉冲发作器可用于供给同步时钟信号,如图4所示。在量产机器视觉体系中,可利用时钟芯片生成同步时钟信号和PWM脉冲。如需更高电流脉冲,可运用相同的并联计划增加更多演示电路DC2286A转换器。

Figure 3
图3.工业传送带上的机器视觉比如。检测体系以多种不同速度移动,但亮光技能有必要快速而明晰。
Figure 4
图4.两个DC2286A LT3932演示电路可轻松并联,以创立图1所示的3 A至4 A机器视觉LED亮光灯运用。

结语

机器视觉体系能够运用并联LED驱动器来创立主动图画处理所需的快速、方形、高电流波形。经过并联转换器,LT3932 LED驱动器的专有相机亮光灯技能能够扩展到更高的电流。选用并联LT3932转换器,即便关断时刻较长,也能够完成3 A和更高的微秒级脉冲。不管LED亮光之间的关断时刻有多长,LED相机亮光波形都能坚持方形且无颤动。

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