LTC3454 大电流LED驱动器
近年来,手机不断更新,其功能越来越多,除了主要的通话功能外,还可发送、接收短信、照相、听音乐,甚至于可上网、看电影,真是神通广大。此外,手机还能用作手电筒,虽然说这功能没有什么新奇,但很实用。能实现此功能的就是凌特公司最近推出的大电流白光LED驱动器LTC3454,它除了在手机照像时用作闪光灯外,还可在减小电流时用作可调光的手电筒。
LTC3454可用1节锂离子电池(2.7~4.2V)供电,能以1A的电流驱动白光LED作闪光灯。在电池的电压VBAT大于LED的正向压降VF时,它工作于降压模式;若电池电压下降,VBAT
LTC3454的特点
LTC3454的内部是一种开关型升/降压式DC/DC转换器。该器件主要特点:输入电压VIN可以在大于、小于或等于LED的正向压降VF条件下工作,延长
应用领域主要是手机、数码相机、PDA等处,还可用于矿灯、应急灯及强光手电筒。
引脚排列及功能
LTC3454的引脚排列如图1所示,各引脚的功能如表1所示。
图1 LTC3454的引脚排注
表1 LTC3454引脚功能详解
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主要参数
LTC3454的主要参数:输入电压VIN=2.7~5.5V;工作电流典型值为825μA;关闭状态时耗电小于1μA;低压锁存时耗电5μA(输入低压锁存阈值电压约2V);VEN1、VEN2的高电平阈值为 0.68~1.2V,VEN1、VEN2低电平阈值为 0.2~0.68V;调节后的最大输出电压VOUT=5.15V(典型值);振荡器频率fsw=1MHz;软启动时间典型值为200μs。
工作原理简介
LTC3454内部结构可分成两个部分:升/降压DC/DC转换器分及LED电流设定电路部分。
升/降压DC/DC转换器部分
升/降DC/DC转换器部分的结构框图2所示。它主要由4个功率MOSFET组成A、B、C、D4个开关(A、D为P-MOSFET,C、D为N- MOSFET)、控制电路、栅极驱动电路、误差放大器(其反相端输入的电压是LED的电流ILED×电流检测电阻R的值;同相端输入的电压是LED的设定电流ISET×电流检测电阻R的值)。
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误差放大器输出的电压VC与DC/DC转换器工作状态有关:当VIN>VF,ILED×R>ISET×R,使误差放大器输出电压VC<1.55V时,则DC/DC转换器工作于降压模式,如图3所示。此时,开关D导通、开关C关断;受VC控制的PWM信号使开关 A、B轮流导通。在这种情况下,其电路可简化成如图4所示的降压式电路。A是开关管,B是同步整流管。
图3 DC/DC转换器工作模式
图4 降压模式DC/DC简化电路
当VIN
图5 升压模式DC/DC简化电路
当VIN≈VF时,误差放大器输出电压VC在1.55~1.65V范围内,它处于升/降压模式,即可能是升压模式,也可能是降压模式。< /p>
从图3中可看出,在VIN
LED电流设定部分
LED电流是通过在IS
电流镜的比值是1:3850,其一路流出电流为I,而另一路则是3850I。I这电流分成两路:IISET1及IISET2,并且有 I=IISET1+IISET2的关系。IISET1通过N-MOSEFT(Q1)、经RISET1流入地,IISET2通过Q2、经RISET2流入地。IISET1与RISET1的关系为:IISET1=0.8V/RISET1
同样,IISET2与RISET2的关系为:IISET2=0.8V/RISET2
则I为:I=0.8V(1/RISET1+1/RISET2)
从图6中可看出,当有I流入RISET1及RISET2时,就有3850I流入R,则误差放大器同相端的电压等于3850I×R。误差放大器反相端的电压等于ILED×R,按同相端的电压与及相端相等的原理。
图6 LED控制电路
ILED×R=3850I×R
ILED="3850I"=3850×0.8V(1/RISET1+1/RISET2)
在要求一定的ILED时,可取合适的RISET1及RISET2来满足。如果要求的ILED<500mA,则只要用1个RISET1或 RISET2即可。如果选择RISET1,则ISET2可悬空,EN2可接地。则
ILED="3850"×0.8V/RISET1
应用电路
有闪光灯及手电筒功能的白光LED驱动电路
图7是一种有闪光灯及手电筒功能的白光LED驱动电路。该电路由1节锂离子电池供电,设RISET1=20.5kΩ,RISET2=3.65kΩ,则在 EN1及EN2施加不同的电平,LED有关断及三种不同电流ILED,如表2所示。
图7 有闪光灯及手电筒功能的白光LED驱动电路
表2 三种模式下的LED电流值
150mA可用作手电筒用时的ILED,850mA可作闪光灯用的电流。若要求闪光灯有更大的电流时,
EN1=EN2=1,则ILED=1A.
在EN1=0、EN2=1时,
ILED="3850"×0.8V(1/20.5k)=150mA
在EN1=1、EN2=0时,
ILED="3850"×0.8V(1/3.65k) = 843.8mA
在EN1=1=EN2=1时,
ILED="150mA"+843.8mA≈1000mA
图7中,LED用的是LUMILEDS公司型号为LXL-PWF1的LED,电感器L1用的是SUMIDA公司型号为CDRH6D28-5RONC 的。
由3节镍氢电池驱动ILED=500mA的电路
种由3节镍氢电池驱动白光LED,使ILED=500mA电流的电路如图8所示。在图8中,在ISET1端设了 619kΩ电阻,由EN1来控制其亮、灭。ISET2悬空,EN2接地。LED用的是LUMILED公司的产品,型号为LXCLLW3C;电感器L1是 TOKO公司的A997AS-4R7M。
图8 由3节镍氢电池驱动白光LED电路
若要求不同的ILED,改变RISET1的阻值即可。
LED的调光
从上面应用电路的介绍中,已知改变ISETX端的电阻可改变LED的电流ILED,则可改变LED的亮度达到调光的目的。实现LED调光的方法有4种,如图9所示。
图9 LED调光电路
图9-a所示为用电压型DAC来实现调光,ILED与VDAC的关系:
ILED="3850"(0.8V-VDAC)/RSET
RSET≥Rmin (Rmin为不使ILED>1A)
图9-b所示为用电流型DAC来实现调光,ILED与IDAC的关系:
ILED="3850"×
IDAC≤0.8V/Rmin
图9-c所示为用电位器来调光,ILED与电位器电阻RPOT的关系:ILED=3850×0.8V/(Rmin+RPOT)
图9-d所示为用PW信号来调光,PWM的频率≥10kHz,其ILED与PWM的占空比D及幅值电压DVCC的关系:
ILED=[0.8V-(D%×VDVCC)]/RSET
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