便携式电子产品的彩色LCD显示屏需要用白色LED作背光照明。由于便携式产品常用一节锂离子电池或三节镍氢电池供电(额定电压3.6V),白色LED的正向压降VF大(3~4V之间),所以必须用白色LED驱动器来驱动。提高驱动器的效率对延长电池寿命是有效的,近年来开发出了各种高效的器件,本文介绍MAXIM公司在2003年1月份推出的超高效率白色LED驱动器MAX1984。
该器件主要特点:采用转换效率高于95%的升压式同步整流DC/DC变换器,并且无需外部肖特基二极管,工作频率1MHz,可减小电感及电容的尺寸;驱动器总的效率高达90%;可驱动8个LED,其电流不匹配最大值8%;可设定最大LED电流;有三种方式可调节LED的亮度;可选择某些LED亮、某些不亮;可关闭LED控制,在关闭状态时耗电0.1
A(典型值);有独特的0.5mAVLED测试模式;内部有过压保护;工作电压范围2.7~5.5V;有低压锁存(2.4V);静态电流400
A(典型值);20管脚小尺寸4mm 4mm QFN封装;工作温度-40℃~+85℃。
管脚排列及功能
MAX1984的管脚排列如图1所示,各管脚功能如表1所示。
典型应用电路
MAX1984的典型应用电路如图2所示。这是个驱动8 个白色LED的电路。有关参数的计算及元件的选择如下:
1.亮度调节
白色LED的发光亮度能通过SETI端的电流选择(通过LED的电流,从15%到100%)。有三种调节模式:DPWM模式、模拟电压模式及2位及或3位并行控制模式。
1)最大LED电流(ILEDC(FS))的设定
最大LED电流(ILEDC(FS))由SETI端来设定:SETI接IN,ILED(FS)=18mA;SETI接GND,LED电流为0.5mA检测模式;SETI接一个电阻RSETI时,ILED(FS)与RSETI的关系为:
I_{LED(FS)}=12mA+K 0.75V_{REF}/R_{SETI}
式中K=3851,VREF=1.25V。
2)DPWM模式调节
将MODE及BITC接IN,BITB悬空,DPWM信号由BITB输入。LED的电流ILED由下式决定:
I_{LED}=D I_{LED(FS)}
式中ILED(FS)是由SET1端设定的电流值;D是DPWM信号的占空比。其平均电压的获得是通过内部的一个RC滤波器,其时间常数为0.1ms,它适用DPWM频率10KHz到2MHz。若采用更低的频率,则需要在BITB端外接一个电容CEXT到地,使增加其时间常数。其总的时间常数
为:
=0.2M C_{EXT}+0.098ms
DPWM的占空比从20%到100%。在DPWM模式时,当D小于5%,并且BTTC接低电平时,它进入关闭模式。
3)模拟电压模式调节
将MODE、BITA及BITC连接到IN,直流控制电压从BITB输入,其电压从140mV到0.75VREF(VREF=1.25V)。LED的电流ILED与VBITB的关系为:
I_{LED}=[K1+K2 \frac{V_{BITB}}{0.75 V_{REF}}] I_{LED(FS)}
式中K1=0.0465,K2=0.953。
4)并行控制模式
3位或2位并行控制模式如表2、表3所示。在3位并行控制时,MODE接GND;在2位并行控制时,MODE接IN,BITC接地。
2.关闭状态控制
在不同的亮度控制模式时,其关闭控制方式也不同:在DPWM控制时,若BITA输入的占空比小于5%(典型值),器件被关闭;在模拟电压控制时,在BITA及BITB都是低电平时,器件被关闭;在并行控制时,BITA、BITB、BITC都是低电平时,器件被关闭。
有关元件参数的选择
1.电感器
由于振荡器工作频率达1MHz,所以有可能采用低剖面高度的贴片式电感器,电感器为10 H。所采用的电感器的饱和电流应大于内部开关的限制电流(0.65A),碳性材料要满足1MHz的频率要求,采用有屏蔽的电感器可减少EMI的影响。
2.输出电容器
输出电容器用作电路稳定及减小输出纹波电压。该电容采用4.7 F(或采用两个2.2 F电容并联),采用贴片式陶瓷电容器不仅温度稳定性好,并且等效串联电阻(ESR)小,有较小的纹波电压及更好的效率。额定电压取10V。
3.输入电容器
输入电容器可减少对电源的峰值电流值及减少噪声输入。一般此电容的容量与输出电容的容量相等,或者小于输出电容。此电容器尽量接近IN端(小于5mm)。
若输入电容器不是采用贴片式多层陶瓷电容器,则需要另加一个0.1 F陶瓷电容以滤掉高频噪声。
LED测试模式
当SETI接地时是LED测试模式。此时LED的电流ILED=0.5mA,DC/DC变换器不工作,LED电流是通过内部二极管由IN来提供。这0.5mA电流通过LED是一种简单的方法,检测有无LED受静电放电损坏。在此模式时,亮度调节不起作用。
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