一種高效1.5V/4.2V的LED驅(qū)動器電路

本文介紹了一種高效的 1.5 V 至 4.2 V LED 驅(qū)動器電路，可與標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池一起使用，以增強照明、延長備用電池和延長電池壽命。

主要特點

低輸入電壓：1.5 V至4.2 V。

最多可驅(qū)動 16 個 LED。

LED 的恒定電流，意味著 LED 的使用壽命更長。

保證 LED 發(fā)出完美的白光，無論電池電壓如何，白色都不會發(fā)生偏移。

電池備份時間長，電池壽命長。

LED 完全防止過壓和過流情況。

PWM調(diào)光功能。

LED 可能會一直亮著，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，旨在用作一個恒定電流源。LT1932 非常適合于配置鋰離子電池 LED 驅(qū)動器，其中
LED 亮度嚴(yán)格對應(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，從而大大簡化了電池供電型設(shè)計。

只需調(diào)整一個外部電阻器，即可使用直流電壓或脈寬調(diào)制 （PWM） 信號輕松修改 LED 電流，將其設(shè)置在 5mA 和 40mA 以內(nèi)。

LT1932 IC 的絕對最大額定值

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，請與該引腳建立連接，其電壓超過 0.85V;要停用，請將其連接到電壓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。

在每個振蕩器周期開始時，SR 鎖存器被激活，從而啟動電源開關(guān) Q1 的操作。PWM 比較器 A2 同相輸入端的信號與開關(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)生一個恒定電流輸出而設(shè)計。

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)動器，確保延長電池壽命和長備份時間。

設(shè)置 LED 電流

LED電流可以使用連接到RSET引腳的單獨電阻器進(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。

下表提供了幾個具有 1% 容差的典型 RSET 值的示例。

對于不同的 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)計人員可以使用兩組并聯(lián)的 LED 來實現(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 3 V 或 4.32 V 鋰離子電池驅(qū)動 8 個 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，請參見下面的圖 3）。

當(dāng)器件在沒有任何 LED 的情況下打開時，LED 引腳不會向器件發(fā)送任何電流反饋。

因此，LT1932 以其最高占空比運行，從而產(chǎn)生一個可比輸入電壓高 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，通過控制信號交替脈沖 LED 打開和關(guān)閉來實現(xiàn)。

LED 以全電流或零電流工作，但平均電流根據(jù) PWM 信號的占空比而變化，通常在 5kHz 至 40kHz 范圍內(nèi)。

當(dāng)使用 LT1932 實現(xiàn) PWM 調(diào)光時，有兩種可用的方法 （請參閱下面的圖 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調(diào)暗或完全關(guān)閉 LED。將信號設(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，而且在整個調(diào)光范圍內(nèi)始終如一地保持極其真實的白光 LED 顏色。

白色 LED 的真實顏色會根據(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）實現(xiàn)絕對的白色色調(diào)。

當(dāng)該值偏離（較高或較低）時，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 控制信號來驅(qū)動 LT1932 的 SHDN 引腳，LED 就會以 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)荷運行和完全停止之間交替電流。

由于這種動態(tài)功能，LED 始終以精確的電流水平供電，以便在使用時產(chǎn)生最干凈的白光。

圖 5 說明了當(dāng) LT1932 與一個 5kHz PWM 調(diào)光控制信號結(jié)合使用時的 LED 電流行為。

PWM控制信號緊隨其后的是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，它會感應(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時的最小ILED值。

RADJ = 225 x {VMAX - ［0.1 / ILED（MAX） - ILED（MIN）］}