고출력 머신 비전 플래시용 LED 드라이버

머신 비전 시스템은 매우 짧은 밝은 빛의 섬광을 사용하여 다양한 데이터 처리 애플리케이션을 위한 고속 이미지를 생성합니다. 예를 들어 빠르게 움직이는 컨베이어 벨트는 머신 비전 시스템을 통한 신속한 라벨링 및 결함 감지에 사용됩니다.적외선 및 레이저 LED 손전등 단거리 및 모션 감지 머신 비전에 일반적으로 사용됩니다. 보안 시스템은 움직임을 감지하고 보안 이미지를 캡처 및 저장하기 위해 감지할 수 없는 고속 LED 플래시를 방출합니다.

이러한 모든 시스템의 또 다른 과제는 100ms에서 1초 이상과 같이 장기간에 걸쳐 확산될 수 있는 매우 높은 전류와 짧은(마이크로초) LED 카메라 플래시 파형의 생성입니다. 짧은 LED 플래시 구형파 생성 긴 간격은 쉽지 않습니다. LED(또는 LED 스트링)의 구동 전류가 1A 이상으로 상승하고 LED 켜기 시간이 몇 마이크로초로 감소하면 문제가 더욱 증가합니다. 고속 PWM 기능을 갖춘 많은 LED 드라이버 고속 이미지를 적절하게 처리하는 데 필요한 구형파 품질을 줄이지 않고는 긴 꺼짐 시간과 짧은 기간의 고전류를 효과적으로 처리하지 못할 수 있습니다.

전용 LED 플래시

다행히도 LT3932 고속 LED 드라이버는 최대 1초, 1시간, 1일 또는 그 이상의 오프 시간으로 최대 2A의 LED 스트링용 머신 비전 카메라 플래시를 제공합니다. LT3932'의 특수 카메라 플래시 이 기능을 통해 긴 셧다운 기간 동안에도 출력 커패시턴스와 제어 루프 충전 상태를 유지할 수 있습니다. 출력 및 제어 루프 커패시터의 상태를 샘플링한 후 LT3932는 일반적인 누설 전류를 보상하기 위해 긴 셧다운 동안 이러한 부품을 계속 세류 충전합니다. 다른 LED 드라이버는 고려하지 않습니다.

LT3932'의 독점 플래시 기술을 확장할 수 있고 드라이버를 병렬로 연결하여 더 높은 LED 플래시 전류를 제공할 수 있습니다. 원하는 플래시 모양과 무결성은 그대로 유지됩니다. 그림 1은 두 개를 연결하는 것이 얼마나 쉬운지를 보여줍니다. A 3A 카메라 플래시를 지원하기 위해 드라이버를 병렬로 연결하고 최대 4A까지 설계가 가능합니다.

머신 비전 시스템에 대한 LED 플래시 요구 사항은 표준 PWM 디밍 드라이버가 달성할 수 있는 것보다 훨씬 높습니다. 즉, 대부분의 고급 LED 드라이버는 최소 100Hz의 PWM 주파수에서 PWM 디밍 밝기 제어를 제공하도록 설계되었습니다. 낮은 주파수에서는 LED 파형이 정사각형이고 반복 가능하더라도 사람의 눈은 성가신 깜박임 또는 스트로보스코프 깜박임을 봅니다. 100Hz에서 이론상 최대 꺼짐 시간은 약 10ms입니다.10ms 꺼짐 시간 동안 올바르게 설계된 LED 드라이버는 출력 커패시턴스 전하를 거의 잃지 않고 거의 동일한 상태에서 제어 루프를 시작하여 마지막 PWM 온 펄스를 종료합니다. 유도 전류 및 다음 LED의 빠른 응답 및 램프 업 PWM 전도 펄스는 빠르고 반복 가능하며 시작 시간이 매우 짧습니다. 턴오프 시간이 길어지면(100Hz 미만의 주파수) 누설로 인해 출력 정전용량에서 전하가 손실되어 qu에 응답하지 못할 수 있습니다. LED가 다시 켜지면 이상합니다.

더 높은 전류를 제공하는 병렬 LED 드라이버

LED 드라이버는 전류 소스 역할을 하여 LED를 통해 전송되는 전류를 조절합니다. 전류는 한 방향으로만 흐르므로 여러 LED 드라이버를 병렬로 연결할 수 있고 전류는 부하를 통해 집계될 수 있습니다. 전류 소스는 컨버터를 통해 역류하는 전류로부터 보호해야 하며 출력 불일치에 대해 걱정할 필요도 없습니다. 반면에 전압 조정기 자체는 전류 균등화에 능숙하지 않습니다. 둘 다 출력 전압을 특정 지점으로 조정하려는 경우 , 피드백 네트워크가 약간 다르면 레귤레이터가 역전류를 흡수할 수 있습니다.

LED 드라이버는 다른 드라이버가 추가 전류를 제공하고 출력 부하에서 집계하는지 여부에 관계없이 출력 전류를 일정하게 유지합니다. 따라서 병렬 LED 드라이버가 매우 간단합니다. 예를 들어 그림에 표시된 두 개의 병렬 LT3932 LED 드라이버가 있는 LED 플래시 시스템 1개는 3A의 효율로 4개의 LED를 구동할 수 있으며 머신 비전 시스템에서 정의한 대로 10μs의 짧은 펄스가 더 긴 기간 동안 분리됩니다. PWM 온타임 동안 각 LT3932 컨버터는 전체 직렬 전류의 절반을 생성합니다. PWM 동안 꺼짐 시간, 변환기는 꺼지고 출력 상태를 저장합니다. 꺼짐 시간은 플래시 파형의 반복성에 영향을 주지 않고 짧거나 길 수 있습니다.

그림 1. 병렬 LT3932 1.5A LED 드라이버는 표준 PWM 디밍 주파수에 비해 긴 턴오프 시간으로 3A 머신 비전 LED 펄스를 생성합니다.

그림 2. LED 드라이버와 병렬로 그림 1에 표시된 3a 카메라 플래시 파형은 PWM 오프 시간에 관계없이 동일하게 보입니다. 파형은 (a) 10ms 후 10μs 펄스 및 (b) 1초 후 10μs 펄스가 동일합니다. LT3932 LED 플래시 파형은 하루 이상 PWM 오프 시간 후에도 동일하게 보입니다.

긴 셧다운 동안 병렬 카메라 플래시 애플리케이션은 거의 단일 컨버터만큼 간단합니다. 컨버터는 마지막 PWM 온 펄스의 끝에서 공유 출력 전압을 관찰하여 긴 시간 동안에도 출력 커패시터를 해당 상태로 충전하고 유지합니다. 각 컨버터는 공유 부하에서 PWM MOSFET을 분리하고 출력 커패시터에 전류를 공급하여 에너지 누출을 보상하여 커패시터가 최종 전압 상태에 가깝게 충전되고 유지되도록 합니다. 오프 시간은 소량의 유지 전류로 보상될 수 있습니다. 다음 PWM 전도 펄스가 시작되면 각 컨버터의 PWM MOSFET이 켜지고 출력 커패시턴스는 10ms 이후이든 마지막 펄스이든 거의 동일한 상태에서 시작됩니다. 하루 종일.

그림 2(a)와 2(b)는 10μs의 머신 비전 카메라 펄스로 3A에서 4개의 LED를 구동하는 LT3932 병렬 LED 드라이버를 보여줍니다. 10ms PWM 오프 시간(100Hz) 또는 1s PWM 오프 시간 (1Hz), LED 펄스는 가파르고 빠르며 머신 비전 시스템에 이상적입니다.

더 높은 전류도 가능

병렬 LED 드라이버는 두 개의 컨버터로 제한되지 않습니다. 세 개 이상의 컨버터를 병렬로 연결하여 가파른 에지를 가진 더 높은 전류 파형을 생성할 수도 있습니다. 시스템에는 마스터 또는 슬레이브 장치가 없으므로 모든 컨버터가 동일한 양의 전류를 제공하고 공유합니다. 모든 병렬 LED 드라이버 컨버터는 동일한 동기 클럭을 공유하고 위상을 유지하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 모든 컨버터의 출력 커패시턴스 리플이 거의 동일한 위상을 가지므로 리플 전류가 반대 방향으로 흐르지 않거나 PWM 펄스 파형을 2MHz 동기 클럭으로 위상이 다른 상태로 유지하는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 LED 플래시 파형이 정사각형으로 유지되고 지터가 없어 최적의 이미지 처리 결과를 얻을 수 있습니다.

LT3932 데모 회로(DC2286A)는 1개 또는 2개의 LED(강압 LED 드라이버로 작동)를 통해 1A LED 전류를 구동하도록 설계되었습니다. 그림 1에 표시된 것처럼 더 높은 전류, 더 높은 전압을 달성하기 위해 변경 및 병렬이 용이합니다. , 또는 병렬 작동. 그림 4는 24V 입력에서 10μs, 3A 펄스로 4개의 LED를 구동하기 위해 이러한 회로 2개를 쉽게 연결하는 방법을 보여줍니다. 테스트 목적으로 펄스 발생기를 사용하여 동기식 클록 신호를 제공할 수 있습니다. 그림 4와 같이 대량 생산 머신 비전 시스템에서 클록 칩을 사용하여 동기 클록 신호 및 PWM 펄스를 생성할 수 있습니다. 더 높은 전류 펄스의 경우 동일한 병렬 방식을 사용하여 더 많은 데모 회로 DC2286A 컨버터를 추가할 수 있습니다.

그림 3. 산업용 컨베이어 벨트의 머신 비전 예. 감지 시스템은 다양한 속도로 움직이지만 플래시 기술은 빠르고 날카로워야 합니다.

그림 4. 2개의 DC2286A LT3932 데모 회로를 병렬로 쉽게 연결하여 그림 1과 같은 3A ~ 4A 머신 비전 LED 플래시 애플리케이션을 생성할 수 있습니다.

결론

머신 비전 시스템은 병렬 LED 드라이버를 사용하여 자동 이미지 처리에 필요한 빠르고 정사각형의 고전류 파형을 생성할 수 있습니다. LT3932 LED 드라이버& #39;의 독점 카메라 플래시 기술은 컨버터를 병렬로 연결하여 더 높은 전류로 확장할 수 있습니다. 병렬 LT3932 컨버터, 3A 이상의 마이크로초 펄스는 더 긴 턴오프 시간으로도 달성할 수 있습니다. LED 카메라 플래시 파형은 LED 플래시 사이의 시간 길이에 관계없이 사각 및 지터가 없는 상태로 유지됩니다.

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