采用安森美的NCP5604產(chǎn)品,，在獲得精確匹配電流后,，能精確驅(qū)動任何顯示屏背光或小功率手電筒中的一組四個LED。由連接著IREF引腳和接地的外部電阻器設定輸出電流后,，啟動引腳直接控制芯片。此輸出端提供給每個LED恒定的電流,，使之在幾百微秒內(nèi)上升到設定值,，借助參考引腳實現(xiàn)LED電流漸進啟動/停止。這種定制照明系統(tǒng)狀態(tài)的方法相對簡便,，并已獲廣泛應用,。本應用描述了該漸進技術(shù)相關的電路。

　　參考電流

　　輸出電流是通過設定流入外部電阻器的參考電流來設定的,。如圖1所示,，內(nèi)部子電路提供外部電阻600 mV的偏置電壓。IREF引腳上的電壓通過連接到NMOS M3的運算放大器U1和根據(jù)精確內(nèi)置帶隙電壓基準產(chǎn)生的600 mV參考電壓進行調(diào)節(jié),。流經(jīng)外部電阻器R2的電流通過PMOS M1 & M2產(chǎn)生鏡像，在硅片級調(diào)整M1/M2大小,，獲取1:10的比例,。如此，M1流過1mA時,，M2漏極可產(chǎn)生10mA,。

　　電流流經(jīng)NMOS M4/M5產(chǎn)生的電流鏡像，這兩個器件的凈比例為1:25,，此時10mA可在M5漏極產(chǎn)生250mA電流,。由于外部LED連接到該漏極，因而流入LED的電流即為漏極電流,，且
該值僅與外部電阻器設定的參考電流和M1/M5總比率的乘積有關,。

　　顯然，子電路設計用于支持應用中需要的參考電流水平,。由于每個LED最大負載電流為25 mA,，參考電流最大值為100mA。如果外部電阻器下降到5.2 kΩ以下,，參考電流將下降,，且LED電流不能進一步增大，參見NCP5604數(shù)據(jù)表中的公差,。

　　上電次序

　　假設芯片連接到適當?shù)碾娫矗ㄖ肰bat最小值為3V,，最大值為5.5 V），啟動引腳設置為高時,，內(nèi)置系統(tǒng)被啟動,，參見圖2。此時,，外部儲能電容充電完成前,，LED無電流流過，Vout電壓必須高于正向電流產(chǎn)生前的LED Vf。另一方面,，有意限制電池的啟動輸入電流,，儲能電容上電壓的上升時間同樣受到限制，而啟動LED需要200ms,。當然,，對肉眼來說，200ms極快,，同時對最終用戶來說,，該照明轉(zhuǎn)瞬即逝。

　　另一方面,，若LED關斷,，或正向電流關閉，儲能電容緩慢放電：轉(zhuǎn)換器不會從零重新啟動,，無需200ms也可達到LED Vf,。

　　漸進啟動/停止過程

　　基本概念是當啟用信號設置為高或低時，逐漸打開/關閉LED,，而不使用MCU端口上額外的輸入/輸出引腳,。由于芯片未集成可編程寄存器，不可能用純數(shù)字的方法提供該功能,。替代方法是采用連接內(nèi)置參考電流的模擬結(jié)構(gòu)以控制LED電流,。

　　可以用偽鏡像結(jié)構(gòu)中的NPN晶體管開發(fā)簡單的應用，強制參考電流按照如圖3的PSPICE模型所示流入IREF引腳,。電流鏡像代表NCP5604電路,，漸進功能用晶體管Q1和相連網(wǎng)絡實現(xiàn)。電阻R2形成最大參考電流,，從而實現(xiàn)LED最大正向電流流入,。基本上,，啟動信號用于對連接在晶體管Q1基極/接地之間的電容C1進行指數(shù)式充電,。一旦電壓達到晶體管Vbe時，集電極電流流過,，強制參考電流斜率根據(jù)R1/C1網(wǎng)絡達到所需的時間,。最后，Q1集電極電壓受NCP5604提供的恒定電壓鉗制,，參考電流為(Vref-Vcesat)/R2,。一般來說，集電極/發(fā)射極壓降較?。ǚ秶?0 mV）,，在無高精度要求的應用中可以忽略,。

　　但是，計算外部電阻器時將其納入考慮范圍可適當補償這種壓降,。PSPICE模型捕捉的波形展示了這種電路特性（圖4）,。

　　可以看到，關閉時的曲線比打開時平緩,，原因是兩個時間段的參考電壓有很大不同,。盡管這并非關鍵性問題，但一些應用可能需要更對稱的時序,，可以將額外電阻連接到小信號二極管來實現(xiàn),。圖6根據(jù)圖5 PSPICE基本電路圖給出了波形，說明了通過接入D2和R8可以實現(xiàn)的性能,。

　　典型應用如圖7所示,，時序可以調(diào)整，以便應對不同的狀態(tài),。任何情況下,，延遲電容（圖7電路圖中的C5）必須為陶瓷型，以減小漏電流,，低成本的電解電容不適合在這應用。如前所述,，無需MCU的額外輸入/輸出即可激發(fā)漸進時序,，啟動信號即可實現(xiàn)兩種功能。

　　另一方面,，電流參考電阻（圖7電路圖中的R3）減小到5.6 kΩ時,，可補償晶體管Q1的Vcesat。

　　圖8,、圖9中的波形說明了采用Rb=1.3 MΩ/Cbe=2.2mF產(chǎn)生軟啟動時,，輸出至4個LED的電流均為25 mA。當然,，通過調(diào)整Rb/Cbe網(wǎng)絡可以增加或減小斜升延遲,。但1.5 MΩ以上的Rb值將造成系統(tǒng)對環(huán)境噪聲敏感。如前所述,，Cbe電容不可采用低成本電解電容,，必須采用陶瓷型電容，以實現(xiàn)所期望的長時序,。

　　可以采用小信號NMOS器件替代外部晶體管Q1,，如BSS138。由于門極輸入不吸收電流,，可以產(chǎn)生更大時延,。雖然還可以采用更小的器件運行這種應用,，但必須避免所選NMOS的大Rdson造成的非受控工作電流。實際上,，對于Rdson額定值為500 0Ω的器件,，上述參數(shù)變化較大（在整個溫度范圍內(nèi)大概為1:2），且輸出電流同時變化,，使得LED亮度不均勻,。因此，必須選擇Rdson較小的器件,，以確保LED在正常工作中可準確控制,。

　　另外，由于NMOS的Vt大于雙極型器件Vbe的兩倍,，采用NMOS器件一般不會在開始時序上增加工作延遲：Vbe為0.6 V時,，范圍在1.5 V。圖10和圖11中的PSPICE波形解釋了這種狀態(tài),。設計人員可選擇適當?shù)钠骷愋?，實現(xiàn)這種功能。

　　圖7所示的電路圖按照軟啟動觀點的預期進行工作,，但由于EN為低時,，啟動信號關閉直流/直流轉(zhuǎn)換器，停止時序突然縮短,，造成其它停止時序不相關,。為避免形成這樣的機制，當停止時序為關鍵問題時,，應采用額外無源網(wǎng)絡,。圖12中的電路圖說明了將R/C/D網(wǎng)絡連接到EN引腳方面的改進。

　　當啟動信號升高時,，二極管D1對電容C5快速充電,，并且在EN引腳上產(chǎn)生一個可以忽略的延遲。但啟動信號降低時,，情況有所不同：此時與電容C5相連的電阻R2產(chǎn)生一個延遲,，使直流/直流轉(zhuǎn)換器保持足夠長時間的工作，在關閉過程中產(chǎn)生漸進的調(diào)光,。如果EN引腳永久連接到高（可能為Vbat）,，將NMOS用作 啟動/關閉系統(tǒng)，或者如圖13和圖14所示,，提供一個額外控制NMOS的引腳,，便獲得更精確的時序設定。

 　　來源：EDN