基于NCP5007的升壓型LED驅動電路原理

圖1 NCP5007引腳排列及其內部結構框圖

　　NCP5007采用脈沖頻率調制（ PFM ）模式操作，輸入電壓范圍為2.7～5.5V， 輸出電壓最高達22V，可以驅動5相串聯(lián)的白光LED。在NCP5007 的1腳（FB）或3腳（EN）上加一個PWM電壓信號，都可以實現(xiàn)LED亮度調節(jié)。

　　圖2為基于NCP5007 的升壓型LED驅動電路的工作原理圖，電感電流IL、IC內部MOSFET電流Ids和輸出電流Io 的波形如圖3所示。

圖2 基于NCP5007的升壓型LED驅動電路工作原理圖

　　在時間t1段（見圖3），NCP5007內部的 MOSFET 導通，電感電流從零開始上升，直到達到峰值IP（350mA ）．在此過程中，電感器儲存能量。當NCP5007內部開關關斷時，電感電流從峰值開始逐漸減小，電感器向負載釋放能量。NCP5007 的固定關斷時間toof(即圖3的t2）為320ns，在關斷時間結束時，電感電流降至谷點Iv。電感器的感生電動勢為：

圖3 工作電流波形

　　當然，從實用觀點出發(fā)考慮，電感器的規(guī)格必須與電路中存在的峰值電流相適應，以免磁芯飽和。最理想的情況是鐵氧體材料能夠在1．0MHz的高頻下工作，將該周期內產生的渦流損耗降低到最小程度。

　　工作頻率可以從電參數(shù)推導。令，根據(jù)式（1）得：

　　因為典型時間值為320ns，toof近似于恒值，所以，對于給定的負載和電感值di也是定值。根據(jù)式（5），可得：

　　最后得到的王作頻率f為：

　　NCP5007提供的輸出功率限制在1W。圖4所示為NCP5007輸出的最大功率與電池電壓的關系曲線。

圖4 最大輸出功率與電池電壓的關系曲線

　　在圖1所示的電路中，通過LED 的電流可由電阻R1設置，計算公式為：

　　采甲NCP5007并帶濾波PWM調光功能的LED驅動電路如圖5所示。

圖5帶濾波PWM調光功能的LED驅動電路

　　如圖5所示，給NCP5O07 的引腳FB加上一個外部PWM信號，即可對LED進行弱光調控。利用FB引腳能提供內部高阻抗的特點，可以調節(jié)簡單的RC網絡確保弱光調控功能?？梢圆捎脙煞N工作模式：脈沖式模式，不帶濾波電容器；均分模式，帶濾波電容器。

　　雖然脈沖式工作模式可以提供良好的弱光調控功能，但是也會產生高的開關瞬變干擾，用控制環(huán)路難以濾除。

　　均分工作模式可以保證無噪聲工作，因為變換器在連續(xù)工作9同時具有非常好的弱光調控功能。輔加電阻器和電容器都是廉價電子元件。

　　在圖5所示的電路中，模擬環(huán)路會使流過電阻器R1的電流保持均衡狀態(tài)，直到饋電壓達到 200mV。由1只輔加電阻器甄將FB節(jié)點與地線隔離，以便可以給這個引腳加上一個外部電壓。

　　R2／C3時閫常數(shù)在C3上產生電壓，加在FB節(jié)點，而R2、 R3、R4、R1、C3產生放電時間常數(shù)。為了將FB節(jié)點上的干擾噪聲降低到最小程度，這些電阻器（R1～R4）的阻值應當適中，好低于1.MΩ。因此，以采用15OkΩ 的 R2、10kΩ的 R3和 5.6kΩ的R4。此外，應當由用戶確定控LED亮度的反饋延時，最好是10ms或更小。根據(jù)從C3／R2／R3節(jié)點的以加在LED上的電流為零需要的400mV補償電壓可以計算出時間常數(shù)。假設PWM信號來自曲一個3.0V電源供電的標準門電路，工作頻率為5.0kHz，那么，完全可以用95％間隙的負載周期信號實現(xiàn)LED的弱光調控。