《電子技術(shù)應(yīng)用》
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設(shè)計(jì)非隔離型反激LED驅(qū)動(dòng)器
Maxim
摘要: 反激型LED驅(qū)動(dòng)器比較通用,,因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)可以用于輸入電壓高于或低于所要求的輸出電壓,。此外,當(dāng)反激電路工作在非連續(xù)電感電流模式時(shí),能夠保持LED電流恒定,,無(wú)需額外的控制回路。本應(yīng)用筆記所描述的電路基于高度集成的MAX16802 PWM LED驅(qū)動(dòng)器IC,。
關(guān)鍵詞: LED Maxim
Abstract:
Key words :

反激型LED驅(qū)動(dòng)器比較通用,,因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)可以用于輸入電壓高于或低于所要求的輸出電壓。此外,,當(dāng)反激電路工作在非連續(xù)電感電流模式時(shí),,能夠保持LED電流恒定,無(wú)需額外的控制回路,。本應(yīng)用筆記所描述的電路基于高度集成的MAX16802 PWM LED驅(qū)動(dòng)器IC,。

 

應(yīng)用

 

* LED軌道照明

 

* 通用LED照明設(shè)備

 

特性

 

* 10.8V至24V輸入電壓范圍

 

* 為單個(gè)3.3V LED供電,提供350mA (典型)電流(其它LED配置結(jié)構(gòu),,請(qǐng)按照設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì))

 

* 29V (典型值)陽(yáng)極對(duì)地的最大開路電壓

 

* 262kHz開關(guān)頻率

 

* 逐周期限流

 

* 通/斷控制輸入

 

* 允許使用低頻PWM信號(hào)調(diào)節(jié)亮度

 

* 可以調(diào)整電路以適應(yīng)多種形式的串聯(lián),、并聯(lián)LED配置

 

典型應(yīng)用電路

 

 

注意:當(dāng)+VLED和-VLED不與LED連接時(shí),請(qǐng)勿給電路供電,。

 

元件列表

 

 

電路拓?fù)?/strong>

 

* 開環(huán),,非隔離型反激LED驅(qū)動(dòng)器十分通用,而且使用方便,。它具有一系列優(yōu)點(diǎn),,非常受歡迎。這些優(yōu)點(diǎn)包括:

 

* 無(wú)需外部控制環(huán)路即可調(diào)節(jié)LED電流

 

* 非連續(xù)電感電流傳輸降低EMI輻射

 

* 較低的開關(guān)導(dǎo)通損耗

 

* 簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)流程

 

* LED電壓可高于或低于輸入電壓

 

* 較寬的輸入電壓范圍

 

* 可以方便地接入PWM亮度調(diào)節(jié)信號(hào)

 

最大的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單,,代價(jià)是存在以下缺點(diǎn):

 

* LED電流受元件容限的影響,,例如,電感和檢流比較器傳輸延遲

 

* 非連續(xù)電感電流工作模式,,使該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更適合于低功耗應(yīng)用

 

設(shè)計(jì)步驟

 

最重要參數(shù)是LED的電流,。高亮度LED的工作電流一般為幾百mA,。為了延長(zhǎng)LED的工作壽命,電流必須保持恒定,;電源從本質(zhì)上說是一個(gè)電流驅(qū)動(dòng)器,。可以通過幾種方案實(shí)現(xiàn),,一個(gè)簡(jiǎn)單而且低成本的解決方案是:采用專用的電流模式PWM控制器IC,,例如MAX16802。該器件的優(yōu)點(diǎn)是:

 

* 高集成度?所需的外圍元件很少

 

* 高達(dá)262kHz開關(guān)頻率

 

* 微小的8引腳μMAX封裝

 

* 較小的檢流門限,,降低損耗

 

* 相當(dāng)精確的振蕩頻率,,有助于減小LED電流變化

 

* 片上電壓反饋放大器,可用于限制輸出開路電壓

 

給定LED參數(shù)為:

Iled=350mA       Vled=3.3v      Vin min=18.8v     Vin max=24v

 

 

 

步驟1:計(jì)算最小輸入電壓下最佳占空比的近似值:

 

 

其中Rb為整流器電阻,,與應(yīng)用電路中的R11相同,,在本應(yīng)用中設(shè)定為1。VD為整流二極管D1的正向壓降,。

 

將已知數(shù)值代入上式得到:

 

 

don=0.291

 

步驟2:計(jì)算峰值電感電流的近似值:

 

 

其中Kf為臨界“誤差系數(shù)”,,這里設(shè)為1.1。

 

將已知值代入上式得到:

 

 

Ip=1.058A

 

 

 

步驟3:計(jì)算所需電感的近似值,,并選擇小于并最接近于計(jì)算值的標(biāo)準(zhǔn)電感:

 

 

其中L為應(yīng)用電路中的L1,;f為開關(guān)頻率,等于262kHz,。

 

將已知值代入上式得到:

 

 

L=10.566μH

 

 

 

低于該值,、最接近的標(biāo)準(zhǔn)值為10μH。

 

步驟4:通過反激工作過程傳遞到輸出端的功率:

 

 

輸出電路的損耗功率等于:

 

 

根據(jù)能量守恒原理,,上述兩個(gè)式子應(yīng)該相等,,即可得到一個(gè)更精確的峰值電感電流:

 

 

其中L為實(shí)際選擇的標(biāo)準(zhǔn)電感值。

 

將已知數(shù)值代入上式可得:

 

 

步驟5:計(jì)算檢流電阻,,由R9和R10并聯(lián)而得,;計(jì)算電壓檢測(cè)分壓電阻(如果需要),由R6和R7組成,。

 

MAX16802的限流門限為291mV,。因此選擇R9、R10,、R6和R7,,滿足步驟4所計(jì)算的電感峰值電流。

 

這步完成后,,即可得到應(yīng)用電路中的各個(gè)元件值,,該電路可提供12V,、350mA輸出,。因?yàn)榇嬖诩纳?yīng),,因此電阻值(R7)需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,以得到所期望的電流,。

 

步驟6:R1和R2可選,。它們用于調(diào)整+VLED至29V。這在輸出端出現(xiàn)意外開路時(shí)非常有用,。如果沒有上述元件的分壓,,輸出電壓有可能上升,導(dǎo)致器件損壞,。

 

元件C1和R5也為可選,,用于穩(wěn)定電壓反饋環(huán)路。對(duì)于當(dāng)前應(yīng)用,,可以不使用這些元件,。

 

低頻PWM亮度調(diào)節(jié)

 

控制LED燈源亮度的最好辦法是通過一個(gè)低頻PWM脈沖調(diào)制LED電流。使用這種方法,,LED電流根據(jù)占空比的變化觸發(fā)脈沖,,同時(shí)保持電流幅度恒定。這樣,,器件發(fā)出的光波波長(zhǎng)在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)保持不變,。

 

利用下面電路可實(shí)現(xiàn)PWM亮度調(diào)節(jié)。

 

 

特性曲線

 

 

 印刷電路板

 

 

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