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LED驱动器设计实例

LED之家  于2009-07-05 10:48:55  http://www.ledjia.com/ledhangye/viewarticle.php?id=5879

文章摘要:功能移动电话显示屏的白光LED驱动器的电源是由输入电压在27~42V之间的锂离子电池供应的。移动电话显示屏内置了4个串联的白光LED,每个LED的最大正向电流为20mA,这种设计需要⒛mA的最大输出电流和4×4V=16V的输出电压。该移动电话要求具有显示屏亮度调整功能,即希望移动电话在闲置一段时

功能移动电话显示屏的白光LED驱动器的电源是由输入电压在2.7~4.2V之间的锂离子电池供应的。移动电话显示屏内置了4个串联的白光LED,每个LED的最大正向电流为20mA,这种设计需要⒛mA的最大输出电流和4×4V=16V的输出电压。该移动电话要求具有显示屏亮度调整功能,即希望移动电话在闲置一段时间后,能够逐渐降低屏幕亮度。电路中的系统处理器负责提供PWM调光功能所需的数字信号。在实际设计中,电池的使用寿命是主要考虑因素,因此应尽量提高效率。移动电话显示屏大约有98%的时间处于待机模式,因此需要白光LED驱动器具有负载切断功能,以便延长电池的使用时间。由于移动电话会受到体积限制,故需要小型的集成化解决方案。

  在实际设计中采用TPS61043能满足上述要求。TPS61043是电感式升压变换器,其内置有功率MOSFET管,它也是专为驱动白光LED而设计的驱动器。TPS61043还提供了负载切断、过电压保护和PWM调光功能。TPS61043的开关频率为1MHz,设计中可使用体积最小的外部元器件。

  (1)检测电阻的选择
  采用TPS61043构成白光LED驱动器的外部电路的设计关键主要是如何正确选择外部元件,同时完成适当的电路布局。电流检测电阻值是用TPS61043的参考电压0.252V除以所要求的白光LED最大电流0.02A来决定的,即电流检测电阻值为12.6Ω,电阻的功耗为5mW,因此可选择0402型电阻器以节省电路板面积。

  (2)电感的选择
  选择适当的电感不仅可确保设计的符合要求,而且也能满足有限的电路板面积要求。选择电感时必须考虑的三项参数有:电感值、饱和电流和线圈阻抗(DCR)。如同所有的开关式变换器一样,选择电感就是在效率和电路板面积间做出折中,较大的电感值可提供更小的阻抗、更高的效率和更大的饱和电流额定值;较小的电感则使用了较少的电路板面积,饱和电流额定值也较小,但线圈阻抗却比较大,因此整体效率较低。

  在传统的升压变换器中,输出电感和电容会决定变换器的反馈回路是否稳定,因此被选中的电感、电容和补偿网络的器件都必须经过测试,以确保电路能够稳定工作。由于TPS61043采用了先进的控制电路,因此无论采用多大的电感值,电路都能确保工作稳定,因此不必考虑反馈补偿的问题。在这个控制电路中,开关频率F,是由电感值、输入电压、输出电压和负载电流决定的,其计算公式如下。
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