白色LED的高效驅動器
為了滿足這一需要,安森美半導體開發(fā)了一系列白色LED應用產品。在這個系列中,NCP5007是基于升壓的結構,負載電流由所示的模擬反饋環(huán)監(jiān)控和穩(wěn)定。
最大22V的輸出可以供五個LED串聯(lián)使用。因此,幾乎所有類型的便攜式背光系統(tǒng)可以由此芯片供電。
流進二極管的平均電流根據式1由電阻R1穩(wěn)定:
Vref電壓在內部設為達至200mV,這個較低的值能減少檢測電阻的損耗,并且盡可能的節(jié)約電池能量。亮度可以用加到引腳3的數字控制( EN 信號), 或通過連接到FB,引腳1網絡的外部PWM 信號調節(jié)。在這種情況下需作進一步的工程,以便正確設置反饋網絡和PWM信號提供的調制 。NCP5007 數據表提供了這種工作模式的細節(jié)。
電感計算
除了硅芯片以外,直流-直流轉換器的效率還取決于所選的電感,以處理給定電池電壓范圍的功率。這種元件的ESR大大影響了轉換器的工作和效率,尤其是在低輸入電壓電源時。
直流-直流轉換器有兩個工作周期
-周期#1 :時間 t1 = 導通時間,能量在電感中積累
-周期#2 :時間 t2= 斷開時間,能量傳輸到負載
電感值根據工作周期、集成電路參數、負載和電源條件進行計算。
流進電感的峰值電流由NCP5007 數據表規(guī)定:
-Ipeak : 最大峰值電流,內部限制為350 mA。
-Iv : 由時間t2限定的谷值極限,內部設置在320 ns。
首次起動
正常工作
在正常工作情況下,芯片以連續(xù)模式工作,如圖2所示。根據式2,并且假設在最差情況下仍為連續(xù)模式,可以導出電感值如式3所示為:
其中:
- Vo : 最大輸出電壓
- Vbat : 輸入電壓電源
- Vf : 外部二極管正向電壓
- t2 : OFF開斷時間
- dI : 電感電流變化
實例 : 假設一個3.6V的典型電池,最小為2.90V,五個LED二極管串聯(lián),10 mA 的平均電流供電:
mH
但是,必須注意到集成電路的彌散,特別是時間 t2 / OFF 和峰值電流電平??紤]了這些參數,那么:
mH
選擇22μH的最接近規(guī)范化值以確保在電路參數完全彌散下能工作。而且,磁芯需要電流Isat高于瞬態(tài)產生的峰值電流。
另一方面,必須考慮電感的串聯(lián)電阻ESR ,以在低電池電壓時工作。此外,這樣的ESR值會影響轉換器的通用效率。串聯(lián)電阻產生的電壓降將從電池電源電壓中扣除,從而減小了轉換器可以使用的總能量。實際上,推薦使用ESR小于 1 W.的電感?;谝陨系睦樱N類 744042-220, WE-TPC/M或744500-220/F滿足限制條件。種類744031-220/S可以選用,但可能出現(xiàn)飽和電流臨界的情況。
印刷電路板(PCB)布局
在設計時,包括PCB布局中,必須考慮此類轉換器中產生的較大的瞬變,以把輻射電磁場和耦合到周圍信號的噪聲減到最低
必須確保引腳1 ( FB ) 不受流進接地返回引腳2的噪聲干擾。實際上,引腳1直接連到用于調節(jié)環(huán)路的內部運算放大器上,此引腳上存在的任何噪聲會產生誤差電壓,造成負載電流的不穩(wěn)定。
而且,必須使用低ESR的陶瓷電容 (或者等效產品),以避免瞬變中產生大的過壓脈沖尖峰。特別是不能使用廉價的電解電容器,強烈建議選擇陶瓷電容器或其它具有期望的低串聯(lián)電阻的電容器。
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