降壓調(diào)節(jié)器變身智能可調(diào)光LED驅(qū)動器

因此，可使用以下公式獲取150 mV的有效反饋基準(zhǔn)，其中R2 = 1 kΩ，VSUP= 5 V:

LED電流為：

這種方法不需要SS或TRK引腳。FB引腳仍然調(diào)節(jié)至600 mV(但RSENSE的電壓調(diào)節(jié)至FBREF(NEW))。這意味著芯片的其他功能(包括軟啟動、跟蹤和電源良好指示)仍將正常運(yùn)行。

這種方法的缺點(diǎn)是RSENSE和FB之間的偏移受到電源精度的嚴(yán)重影響。使用ADR5040等精密基準(zhǔn)電壓源可能是理想的，但不太精確的±5%基準(zhǔn)容差可能在LED電流上產(chǎn)生±12%的變化。表1顯示了比較結(jié)果：

表1. SS/TRK和偏移RSENSE的比較

精確電流調(diào)節(jié)的另一個關(guān)鍵是適當(dāng)布局連接至檢測電阻。4引腳檢測電阻是理想之選，但可能成本比較昂貴。借助良好的布局技術(shù)，我們可以使用傳統(tǒng)的2引腳電阻實(shí)現(xiàn)高精度，如圖9所示。4

圖9.RSENSE的建議PCB走線路徑

除調(diào)節(jié)之外的功能

使用現(xiàn)成的降壓穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)LED電流非常簡單。此處的示例采用了ADP2384.更加詳盡的論文還包括使用 ADP2441的示例，該器件的引腳較少，具有36 V輸入電壓范圍。該文顯示了一些示例，展示如何實(shí)施專用LED降壓穩(wěn)壓器提供的很多“智能”功能，例如LED短路/開路故障保護(hù)、RSENSE開路/短路故障保護(hù)、PWM調(diào)光、模擬調(diào)光和電流折返熱保護(hù)。我們在本文中將使用上例中的ADP2384,討論P(yáng)WM和模擬調(diào)光、電流折返。

使用PWM和模擬控制進(jìn)行調(diào)光

“智能”LED驅(qū)動器的一個關(guān)鍵要求是使用 調(diào)光制來調(diào)節(jié)LED亮度，采用以下兩種方法之一：PWM和模擬。PWM調(diào)光通過調(diào)節(jié)脈沖占空比來控制LED電流。如果頻率高于120 Hz,人眼會均衡這些脈沖，以產(chǎn)生可感知的平均光度。模擬調(diào)光可在恒定直流值下調(diào)節(jié)LED電流。

可通過打開和關(guān)閉與RSENSE串聯(lián)插入的NMOS開關(guān)，實(shí)施PWM調(diào)光。這些電流水平可能需要功率器件，但添加功率器件會抵消通過使用包含自身電源開關(guān)的降壓穩(wěn)壓器獲得的大小和成本益處。或者，可以通過快速打開和關(guān)閉穩(wěn)壓器來執(zhí)行PWM調(diào)光。在低PWM頻率下(1 kHz)，這樣仍然可以提供良好的精度(圖10)。

圖10. ADP2384 PWM調(diào)光線性度-200 Hz下的輸出電流與占空比

與所有通用降壓穩(wěn)壓器相同，ADP2384沒有針腳來應(yīng)用PWM調(diào)光輸入，但可以操控FB引腳以啟用和禁用開關(guān)。如果FB變?yōu)楦唠娖剑瑒t誤差放大器變?yōu)榈碗娖?，降壓開關(guān)停止。如果FB重新連接到RSENSE則它將恢復(fù)正常調(diào)節(jié)。這可以通過低電流NMOS晶體管或通用二極管實(shí)現(xiàn)。在圖11中，高PWM信號將RSENSE連接到FB,實(shí)現(xiàn)LED調(diào)節(jié)。低PWM信號關(guān)閉NMOS,有一個上拉電阻將FB電平變?yōu)楦唠娖健?p>

圖11. 使用ADP2384進(jìn)行PWM調(diào)光

雖然PWM調(diào)光非常流行，但有時(shí)我們需要無噪聲的“模擬”調(diào)光。模擬調(diào)光只是調(diào)節(jié)恒定LED電流，而PWM調(diào)光則進(jìn)行斬波。如果使用兩個調(diào)光輸入，則需要模擬調(diào)光，因?yàn)槎鄠€PWM調(diào)光信號可能產(chǎn)生拍頻，導(dǎo)致閃爍或聲頻噪聲。但是，可將PWM用于一個調(diào)光控制，而將模擬用于另一個調(diào)光控制。使用通用降壓穩(wěn)壓器，實(shí)施模擬調(diào)光的最簡單方法是通過調(diào)節(jié)FB基準(zhǔn)電路的電源，控制FB基準(zhǔn)，如圖12所示。

圖12. 模擬調(diào)光電路

熱折返

由于LED的使用壽命在很大程度上取決于其工作結(jié)溫，有時(shí)必須監(jiān)控LED溫度，如果溫度過高，必須做出響應(yīng)。導(dǎo)致異常高溫的原因可能是散熱器連接不當(dāng)、周邊溫度過熱或其他一些極端條件。常見解決方案是在當(dāng)溫度超過某個閾值時(shí)減小LED電流(圖13)。這稱為LED 熱折返。

圖13. 需要的LED熱折返曲線

在這種類型的調(diào)光中，LED保持在滿載電流，直至到達(dá)溫度閾值(T1)，在這個閾值之上，LED電流隨溫度升高開始降低。這樣可以限制LED的結(jié)溫，保持它們的使用壽命。低成本NTC(負(fù)溫度系數(shù))電阻通常用于測量LED的散熱器溫度。通過對模擬調(diào)光方案進(jìn)行細(xì)微修改，NTC的溫度可以輕松控制LED電流。如果SS/TRK引腳用于控制FB基準(zhǔn)，則可以使用一種簡單方法，將NTC與基準(zhǔn)電壓并聯(lián)放置(圖14)。

圖14. 使用SS/TRK的LED熱折返

隨著散熱器溫度升高，NTC電阻下降。NTC形成R3的電阻分壓器。如果分壓器的電壓高于基準(zhǔn)電壓，則輸出最大電流;如果NTC電阻電壓降低到基準(zhǔn)電壓之下，然后降低到FB基準(zhǔn)電壓之下，則LED電流開始下降。

結(jié)論

這些技巧應(yīng)該作為使用標(biāo)準(zhǔn)降壓穩(wěn)壓器實(shí)施全面LED功能的一般指導(dǎo)準(zhǔn)則。但是，由于這些功能有一點(diǎn)超出降壓IC的目標(biāo)應(yīng)用范圍，因此您最好聯(lián)系半導(dǎo)體制造商，確認(rèn)IC能夠處理這些工作模式。