機器視覺系統使用非常短的強光閃爍來產生用于各種數據處理應用的高速圖像。例如,快速移動的傳送帶通過機器視覺系統進行快速標簽和缺陷檢測。紅外和激光LED閃光燈常用于近程和運動檢測機器視覺。安全系統發出高速、難以察覺的LED閃光燈來檢測運動,捕獲和存儲安全影像。
所有這些系統都存在的一個挑戰,即產生非常高的電流和短時間(微秒)LED相機閃光波形,這些波形可能散開在較長時間內,例如100 ms到1 s以上。產生間隔較長時間的短時LED閃光方波并非易事。當LED(或LED串)的驅動電流上升到1 A以上,并且LED開啟時間縮短到幾微秒時,挑戰難度進一步加大。許多具有高速PWM能力的LED驅動器可能無法有效處理較長關斷時間和短時間的高電流,而又不降低適當處理高速圖像所需的方波質量。
專有LED閃光燈
幸運的是,LT3932高速LED驅動器可為高達2 A的LED串提供機器視覺相機閃光燈,關斷時間可以長達1秒、1小時、1天或更長時間。LT3932的特殊相機閃光燈功能允許其保持輸出電容和控制環路充電狀態,哪怕是在長關斷時間內。對輸出和控制環路電容的狀態進行采樣后,LT3932繼續在長關斷期間對這些元件進行涓流充電,以補償通常都會有的漏電流,而這是其他LED驅動器未予考慮的。
LT3932的專有閃光技術可以擴展,驅動器可以并聯以提供更高的LED閃光電流。所需的閃光形狀和完整性保持不變。圖1顯示了并聯兩個驅動器以支持3 A相機閃光燈是多么容易,高達4 A的設計也是可行的。
機器視覺系統的LED閃光燈要求遠遠高于標準PWM調光驅動器所能達到的要求。也就是說,大多數高端LED驅動器設計用于在至少100 Hz的PWM頻率下提供PWM調光亮度控制。這是因為,若頻率較低,哪怕LED波形是方形且可重復的,人眼看到的也是令人討厭的閃爍或頻閃。在100 Hz時,理論最大關斷時間約為10 ms。在10 ms關斷時間內,如果設計正確,LED驅動器會損失極少輸出電容電荷,使其在大約相同的狀態下啟動控制環路,從而結束最后一個PWM導通脈沖。電感電流和下一個LED PWM導通脈沖的快速響應和斜坡上升可以很快且可重復,并且啟動時間極短。較長關斷時間(頻率低于100 Hz時)可能會導致輸出電容因漏電而損失電荷,從而使LED重新開啟時無法快速響應。
并聯LED驅動器以提供更高電流
LED驅動器充當電流源,調節通過發光二極管發出的電流。電流僅沿單一方向流向輸出,因此可將多個LED驅動器并聯起來,其電流匯總后通過負載。電流源不需要防范電流通過一個轉換器反向流動,也無需擔心輸出不匹配。另一方面,電壓調節器本身并不擅長均流。如果它們都試圖將輸出電壓調節到某一點,并且其反饋網絡存在細微差異,則調節器可能會吸收反向電流。
LED驅動器會保持其輸出電流不變,無論其他驅動器是否提供額外電流并匯總在輸出負載上。這使得并聯LED驅動器非常簡單。例如,圖1所示兩個并聯LT3932 LED驅動器構成的LED閃光燈系統能以3 A高效驅動4個LED,10μs短脈在機器視覺系統所定義的較長期間內沖散開來。在PWM導通時間內,每個LT3932轉換器產生總串電流的一半;在PWM關斷時間內,轉換器關閉并保存其輸出狀態。關斷時間可短可長,對閃光波形的重復性沒有影響。
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