ハイパワーマシンビジョンフラッシュ用LEDドライバー

マシンビジョンシステムは、非常に短い明るい光のフラッシュを使用して、さまざまなデータ処理アプリケーションの高速画像を生成します。たとえば、高速移動コンベヤーベルトは、マシンビジョンシステムによる迅速なラベリングと欠陥検出に使用されます。赤外線およびレーザーLEDフラッシュライトセキュリティシステムは、動きを検出し、セキュリティ画像をキャプチャして保存するために、高速で知覚できないLEDフラッシュを放出します。

これらすべてのシステムでの課題は、非常に高い電流と短い（マイクロ秒）LEDカメラフラッシュ波形の生成であり、100ミリ秒から1秒以上などの長期間にわたって広がる可能性があります。長い間隔は簡単ではありません。LED（またはLEDストリング）の駆動電流が1 Aを超え、LEDのターンオン時間が数マイクロ秒に短縮されると、課題はさらに大きくなります。高速PWM機能を備えた多くのLEDドライバー高速画像を適切に処理するために必要な方形波の品質を低下させずに、より長いターンオフ時間と短時間の大電流を効果的に処理できない場合があります。

独自のLEDフラッシュ

幸い、LT3932高速LEDドライバーは、最大2 AのLEDストリングに、最大1秒、1時間、1日以上のオフタイムでマシンビジョンカメラフラッシュを提供します。LT3932&＃39;の特別なカメラフラッシュこの機能により、長いシャットダウン期間中でも出力容量を維持し、ループ充電状態を制御できます。出力および制御ループコンデンサの状態をサンプリングした後、LT3932は、通常のリーク電流を補償するために、長いシャットダウン中にこれらのコンポーネントをトリクル充電し続けます。他のLEDドライバーは考慮しません。

LT3932 &＃39;独自のフラッシュ技術を拡張し、ドライバーを並列に接続して、より高いLEDフラッシュ電流を提供できます。必要なフラッシュの形状と完全性は同じままです。図1は、2つの接続がいかに簡単かを示しています。 3Aカメラフラッシュをサポートするための並列ドライバー、および最大4Aの設計が可能です。

マシンビジョンシステムのLEDフラッシュ要件は、標準のPWM調光ドライバーが達成できる要件よりもはるかに高いとはいえ、ほとんどのハイエンドLEDドライバーは、少なくとも100HzのPWM周波数でPWM調光輝度制御を提供するように設計されています。より低い周波数では、LED波形が正方形で再現可能であっても、人間の目には不快なちらつきやストロボのちらつきが見られます.100 Hzでは、理論上の最大ターンオフ時間は約10ミリ秒です.10ミリ秒のターンオフ時間中、正しく設計されていると、LEDドライバーは出力容量の電荷をほとんど失うことなく、ほぼ同じ状態で制御ループを開始し、最後のPWMオンパルスを終了します。誘導電流と次のLEDの迅速な応答とランプアップPWM伝導パルスは高速で繰り返し可能であり、起動時間は非常に短いです。ターンオフ時間が長くなると（周波数が100 Hz未満）、リークによって出力容量の電荷が失われ、quに応答できなくなる可能性があります。 LEDが再びオンになるとひどい。

より高い電流を提供する並列LEDドライバー

LEDドライバは電流源として機能し、LEDを介して送られる電流を調整します。電流は一方向にのみ流れるため、複数のLEDドライバを並列に接続して、負荷を介して電流を集約できます。電流源はそうではありません。コンバータを逆流する電流を防ぐ必要があり、出力の不一致を心配する必要もありません。一方、電圧レギュレータ自体は電流を均等化するのが苦手です。両方が出力電圧を特定のポイントに調整しようとしている場合、およびそれらのフィードバックネットワークがわずかに異なる場合、レギュレータは逆電流を吸収する可能性があります。

LEDドライバーは、他のドライバーが追加の電流を供給して出力負荷に集約するかどうかに関係なく、出力電流を一定に保ちます。これにより、LEDドライバーの並列化が非常に簡単になります。たとえば、図に示す2つの並列LT3932LEDドライバーを備えたLEDフラッシュシステム1は3Aの効率で4つのLEDを駆動でき、マシンビジョンシステムで定義されているように、10μsの短いパルスがより長い期間にわたって分解します。PWMオン時間中、各LT3932コンバータは全直列電流の半分を生成します。PWM中オフ時間になると、コンバータはオフになり、出力状態を保存します。ターンオフ時間は、フラッシュ波形の再現性に影響を与えることなく、短くても長くてもかまいません。

図1.並列LT39321.5A LEDドライバーは、標準のPWM調光周波数に比べてターンオフ時間が長い3AのマシンビジョンLEDパルスを生成します。

図2.LEDドライバーと並列に図1に示されている3aカメラのフラッシュ波形は、PWMオフ時間に関係なく同じように見えます。波形は、（a）10ms後の10μsパルスと（b）1秒後の10μsパルスがLT3932 LEDのフラッシュ波形は、1日以上のPWMオフ時間の後も同じように見えます。

長時間のシャットダウン中、パラレルカメラフラッシュアプ​​リケーションは、単一のコンバーターとほぼ同じくらい簡単です。コンバーターは、最後のPWMオンパルスの終了時に共有出力電圧を監視し、出力コンデンサをその状態に充電して、長時間の場合でもそれを維持します。各コンバータは、PWM MOSFETを共有負荷から切断し、出力コンデンサに電流を供給してエネルギー漏れを補償し、コンデンサが最終電圧状態の近くで充電されて維持されるようにします。オフ時間は少量のメンテナンス電流で補うことができます。次のPWM伝導パルスが開始すると、各コンバータのPWM MOSFETがオンになり、出力容量は最後のパルスとほぼ同じ状態で開始します。一日中。

図2（a）および2（b）は、10μsのマシンビジョンカメラパルスで3Aで4つのLEDを駆動するLT3932並列LEDドライバーを示しています.10msのPWMオフ時間（100 Hz）または1秒のPWMオフ時間のどちらでも（1 Hz）、LEDパルスは急勾配で高速であり、マシンビジョンシステムに最適です。

より高い電流も可能です

並列LEDドライバーは2つのコンバーターに限定されません.3つ以上のコンバーターを並列に接続して、エッジが急な高電流波形を生成することもできます。システムにはマスターデバイスまたはスレーブデバイスがないため、すべてのコンバーターが同じ量の電流を供給し、すべての並列LEDドライバーコンバーターが同じ同期クロックを共有し、同相を維持することをお勧めします。これにより、すべてのコンバーターの出力容量リップルがほぼ同じ位相になるため、リップル電流が反対方向に流れたり、逆方向に流れたりすることはありません。異なるコンバータ間でPWMパルス波形を2MHz同期クロックと位相をずらしておくことが重要です。これにより、LEDフラッシュ波形が正方形に保たれ、ジッタがなくなり、最適な画像処理結果が得られます。

LT3932デモンストレーション回路（DC2286A）は、1つまたは2つのLEDを介して1 AのLED電流を駆動するように設計されています（降圧LEDドライバーとして機能します）。図4は、このような2つの回路を簡単に接続して、24 V入力から10μs、3 Aパルスで4つのLEDを駆動する方法を示しています。テスト目的で、パルスジェネレータを使用して同期クロック信号を提供できます。図4に示すように、大量生産のマシンビジョンシステムでは、クロックチップを使用して同期クロック信号とPWMパルスを生成できます。より高い電流パルスの場合、同じ並列スキームを使用して、より多くのデモンストレーション回路DC2286Aコンバータを追加できます。

図3.産業用コンベヤーベルトでのマシンビジョンの例。検出システムはさまざまな速度で移動しますが、フラッシュテクノロジーは高速でシャープでなければなりません。

図4.2つのDC2286ALT3932デモンストレーション回路を簡単に並列に接続して、図1に示す3 A〜4AのマシンビジョンLEDフラッシュアプ​​リケーションを作成できます。

結論

マシンビジョンシステムは、並列LEDドライバーを使用して、自動画像処理に必要な高速で正方形の大電流波形を作成できます。LT3932LEDドライバー&＃39;独自のカメラフラッシュテクノロジーは、並列コンバーターによって大電流に拡張できます。並列LT3932コンバーター、3 A以上のマイクロ秒パルスは、より長いターンオフ時間でも実現できます。LEDカメラのフラッシュ波形は、LEDフラッシュ間の時間の長さに関係なく、正方形のままでジッタがありません。

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