具有快速PWM輸入的簡單恒流驅(qū)動(dòng)模塊，可用于驅(qū)動(dòng)中功率和高功率LED

該模塊采用集成恒流輸出DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器，輸出電流可配置為0.1至0.5A。本文概述了低成本LED驅(qū)動(dòng)器的原理圖，設(shè)計(jì)指南，操作和性能。

簡短描述

LED驅(qū)動(dòng)器模塊(圖1)采用SOT89-5封裝的降壓驅(qū)動(dòng)器IC TS19376CY5 [1] 構(gòu)建。該降壓驅(qū)動(dòng)器涉及滯后調(diào)節(jié)，相對(duì)較高的效率高于90%而無需補(bǔ)償。輸出電流由并聯(lián)電阻R1-R3(圖1)的組合設(shè)定，比率為0.13?/1.

1. LED驅(qū)動(dòng)器原理圖

可以簡單描述遲滯調(diào)節(jié)：TS19376驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部開關(guān)通過電感L1將輸入電壓連接到負(fù)載。通過電感的電流線性增加并監(jiān)測(cè)為R1 II R2 II R3上的電壓降。一旦電流達(dá)到149.5mV(130mV + V csn _ hys (15%= 19.5mV))，集成開關(guān)關(guān)閉，電流流過電感器和線性D1當(dāng)開關(guān)再次打開并且每個(gè)周期重復(fù)此過程時(shí)，它會(huì)下降到110.5mV(130mV - V csn_hys (15%= 19.5mV))，如圖2所示。

圖2. SW，開關(guān)節(jié)點(diǎn)(GND示波器連接到Vcc)的電流和電壓波形

開關(guān)頻率由輸出電流給出(I LED )，輸入電壓(V cc )，輸出電壓和L1值。

PWM調(diào)光

平均LED電流可由PWM信號(hào)控制。這種調(diào)光控制非常流行，可以通過MCU或其他技術(shù)(如555定時(shí)器)輕松實(shí)現(xiàn)。 PWM信號(hào)連接到模塊的PWM輸入，低電平有效<0.3V，高電平有效> 2V(CMOS)。 TS19376可接受相對(duì)較高的PWM頻率，因此可實(shí)現(xiàn)具有8位以上分辨率的快速PWM調(diào)光。

圖3. LED驅(qū)動(dòng)器模塊連接圖

PWM輸入有上拉電阻，因此一旦模塊的PWM輸入未連接，I LED 達(dá)到最大電流值。推薦的PWM頻率高于100Hz，以避免可見的閃爍。

實(shí)際實(shí)現(xiàn)

PCB為TS19376提供散熱，在PCB背面提供額外的銅，并通過散熱孔與頂部金屬熱連接。需要低ESR輸入電容(C1)來抑制驅(qū)動(dòng)器切換期間的電流尖峰。 C1的推薦值為4.7 - 100μF，介電材料應(yīng)選自X7R，X5R或更好。 C1必須盡可能靠近IO1電源焊盤放置。

L1電感的最佳范圍為47-120μH。較低的電感更適合于較高的電流，較高的電感更適合于較低的電流，其中消除了開關(guān)延遲。小心放置元件應(yīng)遵循設(shè)計(jì)規(guī)則，以獲得最低的開關(guān)環(huán)路并最大限度地降低EMI。電感繞組的起點(diǎn)也應(yīng)連接到開關(guān)節(jié)點(diǎn)(IO1的SW焊盤)。

D1選擇在最高工作溫度和低trr下保持低飽和電流。 D1正向電壓通過較低的V f 影響調(diào)節(jié)效率，從而提高效率和降低散熱。與I LED相比，建議使用?30%的最大正向二極管電流余量。對(duì)于這種設(shè)計(jì)，D1是SS16 1A，60V肖特基整流器。

C2抑制輸出電流紋波，其較高的容量導(dǎo)致較低的紋波和較低的PWM頻率。必須注意的是，C2的值會(huì)影響最大PWM頻率。

該設(shè)計(jì)利用了與驅(qū)動(dòng)器IC集成的過溫關(guān)斷保護(hù)。一旦芯片溫度達(dá)到150°C，驅(qū)動(dòng)器就會(huì)被禁用，直到溫度降至115°C以下。這種保護(hù)有助于防止模塊PCB過熱。驅(qū)動(dòng)器模塊可以通過雙面導(dǎo)熱膠帶連接到外部散熱器，以提高散熱性能。也可以通過EMI濾波和反極性保護(hù)(例如P-MOS開關(guān))來擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)器模塊，但這取決于具體應(yīng)用。測(cè)試的驅(qū)動(dòng)器模塊安裝在16x16 mm雙面，1 mm厚的FR4 PCB上。