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LED升压、升降压驱动恒流IC精品推荐及设计要点

在LED产品设计中经常会用到升压或升降压线路设计,变压器可以升压设计但是效率较低,未来低压还是线路器件直接升压转换为主,效率高、体积小巧可靠.市场主要升压LED驱动恒流IC应用在手持式设备、蓄电池中蓄产品中.比如干电池、镍氢电池升压;锂电池升降压;汽车蓄电池主灯升压;户外离网照明和灯带式方式解决级联供电压差问题等方面.

接下来会慢慢介绍主要的升压和升降压驱动IC及设计中需要注意的问题,欢迎大家将自己的观点设计要点进行讨论.

TI 美国德州仪器公司 TPS61165 LED升压转换器

具备40V、1.2A集成开关的高亮度LED驱动器,该产品可驱动多达三个串联1W LED.新型TPS61165器件具备优异的高性能特性以及3V~18V的宽泛输入电压范围,使设计人员能够在采用单节电池供电的应用或9V/12V总线负载点设计中高效管理多个高功率LED.

TPS61165通过数字单线接口或脉宽调制(PWM)信号来控制LED的亮度.数字接口可对内部寄存器进行编程,以将LED电流设置为32个对数步长值之一.此外,该转换器还具有多种内置保护特性,如 LED 开路保护、软启动、过流限制以及过温保护等.除了能够驱动照明 LED 之外,TPS61165 还可驱动背光LED,支持宽度达 9英寸的多媒体显示屏,从而满足超级移动PC、LCD 电子相框、工业激光二极管或医疗以及工业照明等应用的需求.

基本参数:

接受3-18V输入电压,最高升压38V电压值,输出最多可以10 LEDs,低的200mV反馈参考电压值,精准 2% 电流驱动误差,内置1.2A MOSFET ,工作在

1.2MHz 开关频率转换点,高达 90% 转换效率,封装2mm*2mm*0.8mm 6-pin QFN 超小体积.

上图是5V升压驱动3pcs 1W LED参考典型设计参考.经计算封装符合这款功率范围,线路需要增加驱动功率,可通过PCB增加散热面积.

上图给出了PWM灰度调节设计参考,因其电感方式升压设计不适合高速灰度调节,故频率范围在200Hz左右比较合适;也不建议低于100Hz,低于100Hz低灰阶时人眼睛会观察到闪烁.开、关待机状态可以通过CTRL口操作.

上图是TPS61165供电12V倍压驱动6pcs LED,350mA参考设计线路.在目前可以达到这个升压参数IC中,要属这款IC线路最简洁,属于行业前沿器件IC.

上图是升降压设计参考,在平时产品设计中经常会遇到供电电压有起伏现象,比如蓄电池充电前和放电后电压是不一样的,正好落在需要驱动的LED正向电压值中间,此款IC就能很好的解决此升降压问题!

TI 美国德州仪器公司 TPS61160 和 TPS61161 LED升压转换器

两款器件都集成了 0.6A 的电流开关,目标应用为具有小型显示屏的便携式应用与电池供电型应用,如便携式游戏机、GPS系统以及智能电话中的 3英寸或4英寸小型 LCD 显示屏背光技术.TPS61160 能驱动多达6个 LED,支持 26V LED 开路保护;而 TPS61161则能驱动多达 10个 LED,支持 38V LED 开路保护.亮度不仅可通过单线数字接口或 PWM 信号进行调节,还能通过模拟调光来消除噪声.

2.7V to 18V 电压范围输入TPS61160最高升压26V驱动6pcs LED,电流500mA 以内;同样的输入电压TPS61161最高升压38V驱动10pcs LED 电流500mA以内.200mV 反馈参考电压,2%恒流电流误差范围,90%工作效率,2mm*2mm*0.8mm

6-pin QFN 小体积封装.

上图是TPS61161升压驱动10颗LED参考设计原理图,线路电流是20mA.按规格书70°芯片温度计算这款线路设计不加散热器可以驱动到100mA电流负载,如你的设计要大于这个电流值就需要在PCB上面增加适当的散热面积;350mA电流需要将IC设计到铝基板上面,大概需要散掉1W左右热量,不建议设计这么大功率.

上图是TPS61160,2-5V升压驱动6颗LED参考设计原理图,线路电流是20mA.按规格书70°芯片温度计算这款线路设计不加散热器可以驱动到200mA电流负

载,如你的设计要大于这个电流值就需要在PCB上面增加适当的散热面积,350mA 电流需要将IC设计到铝基板上面,大概需要散掉0.68热量,勉强可以接受.

美国Supertex超科公司 AT9933

Supertex公司推出AT9933,一款变频脉宽调制控制器集成电路,适用于采用低噪音升压拓扑控制LED,可以自动降低和升高输入电压.AT9933额定可在达到125摄氏度下工作和符合AEC-Q100标准,使这款产品非常适用于汽车LED照明应用.

AT9933采用滞后性电流控制来调整输入和输出电流,对输入浪涌有优秀的免疫性而不需要复杂环路补偿和处部元件.输入和输出电流控制还提供内在短路和输入低压情况下保护.

AT9933的宽输入电压范围和工作温度达到125度,使这款式产品在汽车应用驱动LED灯的理想解决方案.随着汽车生产商认识到采用LED的优点后,Supertex 公司就在市场上推出最有效和最可靠的驱动器IC.

上图书AT9933升压驱动线路参考设计,线路比较创新,红色线段是IC工作上电电流示意图,蓝色是放电电流方向.双向电流IC都可以检测监控,并相互牵制.超科一贯的外置MOS管的设计理念,可以设计较高功率LED应用产品.

上电:D2→L1→C1→D1→Rcs1倍压充电,IC检测Rcs1电阻电压判断充电是否完成.

放电:C1→Q1→Rcs2→LED和D3→L2,因充电时C1电压是左正右负,电流从Q1这边流出,D1、D2均被反置,IC检测Rcs2电压判断电流是否达到LED预设值,

达到驱动电流值后会关闭Q1,L2、D3、D1会继续维持电流存在,等待下一回合.

上样品板参数:

输入电压:9.0 VDC- 16 VDC;

输出电压:28 V 最大;

输出电流:350mA +/-5%;

涟波输出:典型的 5%;

转变频率:430KHz (13.5 V 输入)300 KHz (9.0 V 输入)500 KHz (16.0 V 输入);

效率:80%(在 13.5 V 输入);

输出电压保护:33 V 钳位输出电压;

输出短路保护:包括; 极限浪涌电流 350mA;

LED极性颠倒保护:-20 V 最大;

最大输入界限:1.9 A;

PWM 灰度调节: 1.0 KHz .

美国美信集成产品公司 MAX16831 可配置升降压型高功率LED驱动IC

MAX16831是一款电流型、高亮LED (HBLED)驱动器,设计为通过控制2个外部n沟道MOSFET来调节单串LED的电流.MAX16831集成了宽范围亮度控制、固定频率HBLED驱动器所需的全部组件.MAX16831可配置为降压型(buck)、升压型(boost)或升/降压型(buck-boost)电流调节器.

带有前沿消隐的电流模式简化了控制回路的设计.内部斜率补偿可在占空比超过50%时保持电流环路的稳定.MAX16831工作于较宽的输入电压范围,并可承受汽车抛负载事件.多个MAX16831可相互同步或同步至外部时钟.MAX16831包含一个浮动亮度驱动器,驱动串联在LED串的n沟道MOSFET实现亮度控制.

使用MAX16831架构的HBLED驱动器可在汽车应用中实现超过90%的效

率.MAX16831还包括一个可源出1.4A、吸收2.5A电流(sink)的栅极驱动器,用于在高功率LED驱动器应用中驱动开关MOSFET,如车灯总成等.亮度控制允许宽范围的PWM调光,其频率可高达2kHz.在较低的调光频率下可实现高达1000:1的调光比.

MAX16831提供带裸焊盘的32引脚薄型QFN封装,工作于-40°C至+125°C 汽车级温

基本参数:

宽输入范围:6V至76V;集成LED电流检测差分放大器;可驱动n沟道MOSFET;具有浮动亮度驱动能力;LED电流精度:5%;200Hz片上斜坡发生器,可同步至外部PWM亮度信号;可编程开关频率(125kHz至600kHz),可被同步;输出过压、负载开路、LED短路、过热保护;低至107mV LED电流检测可提高效率;使能/关断输入,关断电流低于45μA.

上图是美信MAX16831参考设计原理图,恒流部分和升降压部分是2个MOS

管单独工作的,这样可以有效的提高灰度调节能力,最多可驱动20pcs 1W LED,如果是3W LED功率可达60W.具体实际驱动情况我正在证实中,有消息立即会公布!

美信公司的设计理念喜欢将MOS管外置,缺点是线路相对会复杂些,优点在应用设计中可以按需要适当调整,结合自己的实际能力设计出更高的功率.

美国凌特公司 LT3477

LT3477 的输入电压范围为 2.5V 至 25V,适用于多种应用.它兼有传统的电压反馈环路和两个独特的电流反馈环路,以用作非常适用于驱动大电流 LED 的恒定电流源和恒定电压源.

LT3477 用作升压型转换器、SEPIC 或负输出.它还可配置成降压-升压模式或降压模式 LED 驱动器,从而用于多种应用,甚至汽车电池等具有起伏电压输入的应用.

LT3477 的低 VCESAT 开关在 2.5A 时的电压为 0.3V,工作效率高达 91%.它在启动期间具有限制电感器电流的可编程软启动功能和在短路以及电压瞬态期间保护 LT3477 的浪涌电流保护功能.扁平(0.75mm)4mm x 4mm QFN-20 封装具有小占板面积和卓越的热性能.LT3477 还采用耐热增强型 20 引脚 TSSOP 封装和采用 4mm x 4mm DFN-20 封装的 LT3477EUF 和采用 TSSOP-16E 封装的

LT3477EFE 均有现货供应.

样片建议价格在 3.00 美元左右.

下图是升压线路参考设计线路,可4倍压升压驱动10W-20W负载,效率高达87%,在目前升压线路中还是较高的.凌特一直是器件领先企业,高可靠的代名词,当然价格也前沿.

下图是升降压线路参考设计,这样设计比较合适在需要升降压应用时驱动LED,比如锂电池需要驱动1pcs 1-5W负载LED和12V铅酸电池驱动3pcs 3-15W 负载LED.

较前有公司和凌特推出锂电池升降压IC,连续驱动都是在300mA左右,1A电流能力目前全球应该是还第一款IC.

美国凌特公司 LTC3490 升压型转换器

LTC3490同步升压型转换器 ,用于高端的便携式产品设计.为了能专门适合单节及双节镉镍、镍氢颗充电池和碱性(干)电池,本器件具有 1V 至 3.2V 的输入电压范围,能提供高达 4V 和 350mA 的输出.同步操作能产生 90% 的效率和很低的 1mA 静态电流,再加上停机模式时的 50μA 电流,使本器件具有很低的整体功耗.

基本参数:

具 2A 峰值电流的内部开关;过压闭锁以保护电池不至于过量放电;模拟LED 亮度控制;固定的 1.3MHz 开关频率;4.7V 开路 LED 保护;x 3mm DFN-8 或

SO-8 封装.

台湾点晶科技 DD212(二倍升壓大電流輸出驅動IC)

DD212 电荷泵式驱动应用,只有一个电容器;内建的振动占空比调节 350KHz 频率时钟. DD212 采用互补型金属氧化半导体集成电路CMOS工艺制造;SOT25小体积封装比较适合手提式电子产品LED应用设计; 就只是一个电话听筒所占领小的区域;低功耗待机静态电流0.1 uA .

基本参数:

输入电压1.5 V~5.5 V 倍压升压驱动1pcs LED,电流最大400mA以内可设置,设计EN使能端口可以做开关使用.

这款IC可以说是目前市场上面最简单的外围设计IC了,只需要三个外围器件,C1电源滤波、Cext升压电容、Rext反馈电流设置电阻.相信在手持式LED产品中需要升压的线路中有较好的表现,1.5V以上的干电池供电、2节镍氢蓄电池、磷酸铁锂电池矿灯设计等产品比较适合. 价格也比较优惠.