大电流LED驱动器LTC3454

2006-08-23 15:04:11来源: 今日电子

  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小于 VF时,它自动以升压模式工作,并且有高的效率以延长电池使用时间。

       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,延长了电池在两次充电之间的工作时间;采用同步整流升压及同步整流降压技术,提高了转换效率:在手电筒工作模式时,其效率大于90%;在闪光灯模式时,其效率大于80%;输入电压范围宽,2.7~5.5V;输出电流大,连续输出电流可达1A;驱动功率LED的电流可编程,并可通过外部来调节,实现调光;编程的电流精度可达3.5%;内部有软启动,有LED开路及短路保护;固定1MHz开关频率;有关闭驱动器控制,在关闭状态时耗电几乎为零;有过热保护及输入低电压锁存功能;小尺寸散热增强型10引脚DFN封装(3mm×3mm);工作温度-40~+85℃。

       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

 

点击看原图

       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、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)。

  

                                图2 DC/DC部分具体结构


       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VIN1.65V,则DC/DC转换器工作于升压模式,如图3所示。此时,开关A导通、开关B关断;受VC控制的PWM信号使开关C、D轮流导通。在这种情况下,其电路可简化成如图5所示的升压式电路。C是开关管,D是同步整流管。

                       

                                      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。

       从图3中可看出,在VINVF时,转换器处于升压模式或降压式,由误差放大器的输出电压VC来改变PWM的占空比(D),使LED流过的电流ILED接连设定的LED电流ISET。

       LED电流设定部分

  
LED电流是通过在ISET1端设1个RISET1及在SET2端设1个RISET2来设定的。这部分的电路框图如图6所示。它由LED电流设定放大器1、LED电流设定放大器2、基准电压源(0.8V)、两个N-MOSFET及电流镜电路等组成。

       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

       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

       用户可根据产品的要求及使用的条件来选择。在图9-d中,原资料未给出电容的容量,可加不同容量来实验确定。

关键字:电流  电压  降压  手电

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/ledanddisplay/200608/5636.html
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