本文介紹了一種高效的 1.5 V 至 4.2 V LED 驅(qū)動(dòng)器電路,可與標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池一起使用,以增強(qiáng)照明、延長(zhǎng)備用電池和延長(zhǎng)電池壽命。
主要特點(diǎn)
低輸入電壓:1.5 V至4.2 V。
最多可驅(qū)動(dòng) 16 個(gè) LED。
LED 的恒定電流,意味著 LED 的使用壽命更長(zhǎng)。
保證 LED 發(fā)出完美的白光,無論電池電壓如何,白色都不會(huì)發(fā)生偏移。
電池備份時(shí)間長(zhǎng),電池壽命長(zhǎng)。
LED 完全防止過壓和過流情況。
PWM調(diào)光功能。
LED 可能會(huì)一直亮著,直到它從電池中吸取最后一滴能量。
使用 IC LT1932
IC LT?1932 是一款固定頻率升壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器,旨在用作一個(gè)恒定電流源。LT1932 非常適合于配置鋰離子電池 LED 驅(qū)動(dòng)器,其中
LED 亮度嚴(yán)格對(duì)應(yīng)于流過它們的電流,而不是其引腳排列兩端的電壓。
該器件可通過 1V 至 10V 的電壓范圍接受來自多種不同源的輸入。
LT1932 能夠正確調(diào)節(jié) LED 電流,而不管輸入電壓是否高于 LED 電壓,從而大大簡(jiǎn)化了電池供電型設(shè)計(jì)。
只需調(diào)整一個(gè)外部電阻器,即可使用直流電壓或脈寬調(diào)制 (PWM) 信號(hào)輕松修改 LED 電流,將其設(shè)置在 5mA 和 40mA 以內(nèi)。
LT1932 IC 的絕對(duì)最大額定值
VIN = 1.5V 至 10V
SHDN,關(guān)斷電壓 = 10V
SW,開關(guān)電壓 = 36V
LED 電壓 = 36V
RSET 電壓 = 1V
結(jié)溫 = 125°C
工作溫度范圍 = -40°C 至 85°C
存儲(chǔ)溫度范圍 = 65°C 至 150°C
引線溫度(焊接,10 秒)= 300°C
引腳詳細(xì)信息
SW(引腳 1):開關(guān)端子。這對(duì)應(yīng)于內(nèi)部NPN電源開關(guān)的集電極。為了減少電磁干擾 (EMI),建議盡量減少連接到該引腳的金屬走線的范圍。
GND(引腳 2):接地連接。將此引腳直接連接到本地接地層。
LED(引腳 3):發(fā)光二極管端子。它用作內(nèi)部 NPN LED 開關(guān)的集電極。將下部 LED 的陰極連接到此引腳。
RSET(引腳 4):通過在該引腳和地之間引入一個(gè)電阻器來調(diào)節(jié) LED 電流,從而控制流入 LED 端子的電流。該引腳還有助于 LED 調(diào)光。
SHDN(引腳 5):關(guān)斷輸入。要激活 LT1932,請(qǐng)與該引腳建立連接,其電壓超過 0.85V;要停用,請(qǐng)將其連接到電壓tage 低于
0.25V。
VIN(引腳 6):輸入電源連接。通過在盡可能靠近器件的位置接地,增強(qiáng)該引腳的旁路。
基本操作
LT1932 采用一種恒定頻率和電流模式控制策略來維持輸出電流 (表示為 ILED)。參考下面的圖 1 框圖,可以最好地理解其操作。
在每個(gè)振蕩器周期開始時(shí),SR 鎖存器被激活,從而啟動(dòng)電源開關(guān) Q1 的操作。PWM 比較器 A2 同相輸入端的信號(hào)與開關(guān)電流成正比。
然后,它與振蕩器斜坡的一部分結(jié)合在一起。一旦該信號(hào)達(dá)到誤差放大器A1輸出建立的閾值,比較器A2將復(fù)位鎖存器并停用電源開關(guān)。
通過這種方式,A1 建立正確的峰值電流水平,以確保 LED 電流的調(diào)節(jié)。
如果 A1 的輸出上升,則向輸出提供更多電流;相反,A1 輸出的降低會(huì)導(dǎo)致提供的電流減少。A1 通過開關(guān) Q2 監(jiān)控 LED
電流,并將其與通過配置電阻 RSET 建立的電流基準(zhǔn)進(jìn)行比較。
RSET引腳上的電壓保持在100mV,輸出電流ILED控制在ISET的225倍水平。
將RSET引腳拉至100mV以上將導(dǎo)致A1輸出降低,從而導(dǎo)致電源開關(guān)Q1和LED開關(guān)Q2停用。
鋰離子LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用
如前所述,LT?1932 是一款具有固定頻率輸出的升壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器,專為產(chǎn)生一個(gè)恒定電流輸出而設(shè)計(jì)。
由于該器件能夠直接調(diào)節(jié)輸出電流,因此非常適合驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管 (LED)。
IC 確保 LED 照明取決于流過 LED 的恒定電流,而不是在其端子上承受的變化電壓。
主要目標(biāo)是使用鋰離子電池創(chuàng)建高效的 LED 驅(qū)動(dòng)器,確保延長(zhǎng)電池壽命和長(zhǎng)備份時(shí)間。
設(shè)置 LED 電流
LED電流可以使用連接到RSET引腳的單獨(dú)電阻器進(jìn)行配置,如上圖1所示。
RSET引腳在內(nèi)部進(jìn)行控制,以保持100mV的電壓,從而有效地將流出該引腳的電流(表示為ISET)設(shè)置為等于100mV除以電阻值(RSET)。
為了保持精確的調(diào)節(jié),建議使用容差為 1% 或更高的電阻器。
下表提供了幾個(gè)具有 1% 容差的典型 RSET 值的示例。
對(duì)于不同的 LED 電流要求,您可以采用以下公式來確定合適的電阻值。
RSET = 225 x (0.1V / ILED)
大多數(shù)白光LED通常工作在15mA至20mA的峰值電流范圍內(nèi)。
在更高功率的配置中,設(shè)計(jì)人員可以使用兩組并聯(lián)的 LED 來實(shí)現(xiàn)更高的亮度,從而產(chǎn)生 30mA 至 40mA 的電流(相當(dāng)于兩組,每組工作電流為
15mA 至 20mA)通過 LED。
典型應(yīng)用電路
下圖 2 顯示了通過單個(gè) 3 V 或 4.32 V 鋰離子電池驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LED 的基本應(yīng)用電路。
注意:LED 為 20 mA,5 mm
開路保護(hù)
LT1932 可通過連接一個(gè)與 LED 并聯(lián)的齊納二極管來保護(hù) LED 鏈可能被拔下或可能成為開路 (有關(guān)詳細(xì)信息,請(qǐng)參見下面的圖 3)。
當(dāng)器件在沒有任何 LED 的情況下打開時(shí),LED 引腳不會(huì)向器件發(fā)送任何電流反饋。
因此,LT1932 以其最高占空比運(yùn)行,從而產(chǎn)生一個(gè)可比輸入電壓高 10 至 15 倍的輸出電壓。
如果沒有齊納二極管,SW引腳可能會(huì)遇到大于36V的電壓,從而超過其最大額定值。
為了獲得適當(dāng)?shù)谋Wo(hù),請(qǐng)確保齊納電壓tage 額定值高于 LED 燈串的最大正向電壓tage.
PWM亮度控制
PWM 亮度控制提供超過 20:1 的寬調(diào)光范圍,通過控制信號(hào)交替脈沖 LED 打開和關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)。
LED 以全電流或零電流工作,但平均電流根據(jù) PWM 信號(hào)的占空比而變化,通常在 5kHz 至 40kHz 范圍內(nèi)。
當(dāng)使用 LT1932 實(shí)現(xiàn) PWM 調(diào)光時(shí),有兩種可用的方法 (請(qǐng)參閱下面的圖 4)。
首先,SHDN引腳可以直接操作,占空比的增加會(huì)導(dǎo)致LED亮度增加。
使用這種方法,可以使用相同的控制信號(hào)調(diào)暗或完全關(guān)閉 LED。將信號(hào)設(shè)置為 0% 占空比可完全停用 LT1932,從而將整體靜態(tài)電流減小至零。
或者,如果RSET引腳用于PWM調(diào)光,則可以使用以下公式確定RPWM的近似值,其中VMAX表示PWM信號(hào)的“高”值。
RPWM = RSET x (VMAX / 0.15V - 1)
PWM 亮度控制不僅提供寬廣的調(diào)光范圍,而且在整個(gè)調(diào)光范圍內(nèi)始終如一地保持極其真實(shí)的白光 LED 顏色。
白色 LED 的真實(shí)顏色會(huì)根據(jù)其工作電流而變化,并在一定的正向電流(通常在 15 到 20 毫安之間)實(shí)現(xiàn)絕對(duì)的白色色調(diào)。
當(dāng)該值偏離(較高或較低)時(shí),發(fā)射的光開始呈現(xiàn)藍(lán)色調(diào)。這種變化經(jīng)常導(dǎo)致彩色 LCD 顯示器出現(xiàn)不利的、可觀察到的藍(lán)色調(diào),這是不需要的。
如上圖 4 所示,一旦使用 PWM 控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng) LT1932 的 SHDN 引腳,LED 就會(huì)以 PWM 頻率接通和關(guān)斷。
由于這種開關(guān),平均電流隨占空比而變化,從而在滿負(fù)荷運(yùn)行和完全停止之間交替電流。
由于這種動(dòng)態(tài)功能,LED 始終以精確的電流水平供電,以便在使用時(shí)產(chǎn)生最干凈的白光。
圖 5 說明了當(dāng) LT1932 與一個(gè) 5kHz PWM 調(diào)光控制信號(hào)結(jié)合使用時(shí)的 LED 電流行為。
PWM控制信號(hào)緊隨其后的是LED電流波形,沒有延遲,這導(dǎo)致LED亮度隨著PWM占空比的變化而線性變化。
具有直流電壓的 LED 亮度控制
在某些情況下,一種首選的調(diào)節(jié)亮度的方法包括采用可變直流電壓來調(diào)節(jié) LED 電流。
參考下圖,當(dāng)施加的直流控制電壓升高時(shí),它會(huì)感應(yīng)出通過RADJ流入RSET的電流,從而減少流出RSET引腳的電流,從而降低LED電流。
RADJ值的選擇應(yīng)遵循以下準(zhǔn)則,其中VMAX表示最高直流控制電壓,ILED(MAX)表示RSET設(shè)置的電流,ILED(MIN)表示直流控制電壓為VMAX時(shí)的最小ILED值。
RADJ = 225 x {VMAX - [0.1 / ILED(MAX) - ILED(MIN)]}
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led驅(qū)動(dòng)器
+關(guān)注
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