反激型LED驱动器比较通用,因为该结构可以用于输入电压高于或低于所要求的输出电压。 此外,当反激电路工作在非连续电感电流模式时,能够保持LED电流恒定,无需额外的控制回路。 本应用笔记所描述的电路基于高度集成的MAX16802 PWM LED驱动器IC。
应用
LED轨道照明
通用LED照明设备
特性
10.8V至24V输入电压范围
为单个3.3V LED供电,提供350mA (典型)电流(其它LED配置结构,请按照设计步骤进行设计)
29V (典型值)阳极对地的最大开路电压
262kHz开关频率
逐周期限流
通/断控制输入
允许使用低频PWM信号调节亮度
可以调整电路以适应多种形式的串联、并联LED配置
典型应用电路
注意:当+VLED和-VLED不与LED连接时,请勿给电路供电。
指定 | 数量。 | 描述 |
C1 | 1 | 1nF ±10%, 50V X7R 陶瓷电容器 (0603) TDK C1608X7R1H102K |
C2 | 1 | 220pF ±10%, 50V X7R 陶瓷电容器 (0603) TDK C1608X7R1H221K |
C3, C4, C7 | 3 | 0.1μF ±10%, 50V X7R 陶瓷电容器 (0603) TDK C1608X7R1H104 |
C5 | 1 | 10μF ±10%, 25V X7R 陶瓷电容器 (1206) TDK |
C6 | 1 | 10μF ±10%, 16V X7R 陶瓷电容器 (1206) TDK C3216X7R1C475K |
C6 | 1 | 10μF ±10%, 16V X7R 陶瓷电容器 (1206) TDK C3216X7R1C475K |
D1 | 1 | 40V, 1A 肖特基二极管 (SMA) CMSH1-40M 中央半导体 |
L1 | 1 | 10μH 电感器线艺 DO3308P-103 |
第一季度 | 1 | 40V, 0.045W 场效应管 Vishay Si2328DS |
R1、R3 | 2 | 499kΩ ±1% 电阻 (0603) |
R2 | 1 | 22.1kΩ ±1% 电阻 (0603) |
R4 | 1 | 73.2kΩ ±1% 电阻 (0603) |
R5 | 1 | 100kΩ ±5% 电阻 (0603) |
R6 | 1 | 150Ω ±1% 电阻 (0603) |
R7 | 1 | 100Ω ±1% 电阻 (0603) |
R8 | 1 | 10Ω ±5% 电阻 (0603) |
R9、R10 | 2 | 1Ω ±1% 电阻 (0805) |
R11 | 1 | 1Ω ±1% 电阻 (0805) |
U1 | 1 | PWM IC maxim: MAX16802AEUA (8 引脚 μMAX®) |
电路拓扑
开环,非隔离型反激LED驱动器十分通用,而且使用方便。 它具有一系列优点,非常受欢迎。 这些优点包括:
无需外部控制环路即可调节LED电流
非连续电感电流传输降低EMI辐射
较低的开关导通损耗
简单的电路设计流程
LED电压可高于或低于输入电压
较宽的输入电压范围
可以方便地接入PWM亮度调节信号
最大的优点是简单,代价是存在以下缺点:
LED电流受元件容限的影响,例如,电感和检流比较器传输延迟
非连续电感电流工作模式,使该拓扑结构更适合于低功耗应用
设计步骤
最重要参数是LED的电流。 高亮度LED的工作电流一般为几百mA。 为了延长LED的工作寿命,电流必须保持恒定; 电源从本质上说是一个电流驱动器。 可以通过几种方案实现,一个简单而且低成本的解决方案是:采用专用的电流模式PWM控制器IC,例如MAX16802。 该器件的优点是:
高集成度—所需的外围元件很少
高达262kHz开关频率
微小的8引脚µMAX封装
较小的检流门限,降低损耗
相当精确的振荡频率,有助于减小LED电流变化
片上电压反馈放大器,可用于限制输出开路电压
给定LED参数为:
步骤1:计算最小输入电压下最佳占空比的近似值:
其中Rb为整流器电阻,与应用电路中的R11相同,在本应用中设定为1Ω。 VD为整流二极管D1的正向压降。
将已知数值代入上式得到
步骤2:计算峰值电感电流的近似值
其中Kf为临界“误差系数”,这里设为1.1。
将已知值代入上式得到:
步骤3:计算所需电感的近似值,并选择小于并最接近于计算值的标准电感:
其中L为应用电路中的L1; f为开关频率,等于262kHz。
将已知值代入上式得到:
低于该值、最接近的标准值为10µH。
步骤4:通过反激工作过程传递到输出端的功率:
输出电路的损耗功率等于:
根据能量守恒原理,上述两个式子应该相等,即可得到一个更精确的峰值电感电流:
其中L为实际选择的标准电感值。
将已知数值代入上式可得:
步骤5:计算检流电阻,由R9和R10并联而得; 计算电压检测分压电阻(如果需要),由R6和R7组成。
MAX16802的限流门限为291mV。 因此选择R9、R10、R6和R7,满足步骤4所计算的电感峰值电流。
这步完成后,即可得到应用电路中的各个元件值,该电路可提供12V、350mA输出。 因为存在寄生效应,因此电阻值(R7)需要进行适当调整,以得到所期望的电流。
步骤6:R1和R2可选。 它们用于调整+VLED至29V。 这在输出端出现意外开路时非常有用。 如果没有上述元件的分压,输出电压有可能上升,导致器件损坏。
元件C1和R5也为可选,用于稳定电压反馈环路。 对于当前应用,可以不使用这些元件。
低频PWM亮度调节
控制LED灯源亮度的最好办法是通过一个低频PWM脉冲调制LED电流。 使用这种方法,LED电流根据占空比的变化触发脉冲,同时保持电流幅度恒定。 这样,器件发出的光波波长在整个调节范围内保持不变。
利用下面电路可实现PWM亮度调节。
特性曲线
印刷电路板
审核编辑:郭婷
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