大電流LED驅(qū)動器LTC3454

 近年來，手機不斷更新，其功能越來越多，除了主要的通話功能外，還可發(fā)送、接收短信、照相、聽音樂，甚至于可上網(wǎng)、看電影，真是神通廣大。此外，手機還能用作手電筒，雖然說這功能沒有什么新奇，但很實用。能實現(xiàn)此功能的就是凌特公司最近推出的大電流白光LED驅(qū)動器LTC3454，它除了在手機照像時用作閃光燈外，還可在減小電流時用作可調(diào)光的手電筒。

       LTC3454可用1節(jié)鋰離子電池（2.7～4.2V）供電，能以1A的電流驅(qū)動白光LED作閃光燈。在電池的電壓VBAT大于LED的正向壓降VF時，它工作于降壓模式；若電池電壓下降，VBAT< P> < /p>

       LTC3454的特點

       LTC3454的內(nèi)部是一種開關(guān)型升/降壓式DC/DC轉(zhuǎn)換器。該器件主要特點：輸入電壓VIN可以在大于、小于或等于LED的正向壓降VF條件下工作，延長

了電池在兩次充電之間的工作時間；采用同步整流升壓及同步整流降壓技術(shù)，提高了轉(zhuǎn)換效率：在手電筒工作模式時，其效率大于90%；在閃光燈模式時，其效率大于80%；輸入電壓范圍寬，2.7～5.5V；輸出電流大，連續(xù)輸出電流可達1A；驅(qū)動功率LED的電流可編程，并可通過外部來調(diào)節(jié)，實現(xiàn)調(diào)光；編程的電流精度可達3.5%；內(nèi)部有軟啟動，有LED開路及短路保護；固定1MHz開關(guān)頻率；有關(guān)閉驅(qū)動器控制，在關(guān)閉狀態(tài)時耗電幾乎為零；有過熱保護及輸入低電壓鎖存功能；小尺寸散熱增強型10引腳DFN封裝（3mm×3mm）；工作溫度 -40～+85℃。

       應用領(lǐng)域主要是手機、數(shù)碼相機、PDA等處，還可用于礦燈、應急燈及強光手電筒。

       引腳排列及功能

       LTC3454的引腳排列如圖1所示，各引腳的功能如表1所示。

                             
                                      圖1 LTC3454的引腳排注

       表1 LTC3454引腳功能詳解

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       主要參數(shù)

       LTC3454的主要參數(shù)：輸入電壓VIN=2.7～5.5V；工作電流典型值為825μA；關(guān)閉狀態(tài)時耗電小于1μA；低壓鎖存時耗電5μA（輸入低壓鎖存閾值電壓約2V）；VEN1、VEN2的高電平閾值為   0.68～1.2V，VEN1、VEN2低電平閾值為  0.2～0.68V；調(diào)節(jié)后的最大輸出電壓VOUT=5.15V(典型值)；振蕩器頻率fsw=1MHz；軟啟動時間典型值為200μs。

       工作原理簡介

       LTC3454內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分成兩個部分：升/降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器分及LED電流設(shè)定電路部分。

升/降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器部分

       升/降DC/DC轉(zhuǎn)換器部分的結(jié)構(gòu)框圖2所示。它主要由4個功率MOSFET組成A、B、C、D4個開關(guān)（A、D為P-MOSFET，C、D為N- MOSFET）、控制電路、柵極驅(qū)動電路、誤差放大器（其反相端輸入的電壓是LED的電流ILED×電流檢測電阻R的值；同相端輸入的電壓是LED的設(shè)定電流ISET×電流檢測電阻R的值）。

                     

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sp;      圖2 DC/DC部分具體結(jié)構(gòu)

 

       誤差放大器輸出的電壓VC與DC/DC轉(zhuǎn)換器工作狀態(tài)有關(guān)：當VIN>VF,ILED×R>ISET×R,使誤差放大器輸出電壓VC<1.55V時，則DC/DC轉(zhuǎn)換器工作于降壓模式，如圖3所示。此時，開關(guān)D導通、開關(guān)C關(guān)斷；受VC控制的PWM信號使開關(guān) A、B輪流導通。在這種情況下，其電路可簡化成如圖4所示的降壓式電路。A是開關(guān)管，B是同步整流管。

                               

                                          圖3 DC/DC轉(zhuǎn)換器工作模式

 

                       

                                            圖4 降壓模式DC/DC簡化電路

       當VIN1.65V，則DC/DC轉(zhuǎn)換器工作于升壓模式，如圖3所示。此時，開關(guān)A導通、開關(guān)B關(guān)斷；受VC控制的PWM信號使開關(guān)C、D輪流導通。在這種情況下，其電路可簡化成如圖5所示的升壓式電路。C是開關(guān)管，D是同步整流管。

                       

                                   圖5 升壓模式DC/DC簡化電路

當VIN≈VF時，誤差放大器輸出電壓VC在1.55～1.65V范圍內(nèi)，它處于升/降壓模式，即可能是升壓模式，也可能是降壓模式。< /p>

       從圖3中可看出，在VINVF時，轉(zhuǎn)換器處于升壓模式或降壓式，由誤差放大器的輸出電壓VC來改變PWM的占空比（D），使LED流過的電流ILED接連設(shè)定的LED電流ISET。[!--empirenews.page--]

       LED電流設(shè)定部分

       LED電流是通過在IS

ET1端設(shè)1個RISET1及在SET2端設(shè)1個RISET2來設(shè)定的。這部分的電路框圖如圖6所示。它由LED電流設(shè)定放大器1、LED電流設(shè)定放大器2、基準電壓源（0.8V）、兩個N-MOSFET及電流鏡電路等組成。

       電流鏡的比值是1:3850，其一路流出電流為I，而另一路則是3850I。I這電流分成兩路：IISET1及IISET2，并且有 I=IISET1+IISET2的關(guān)系。IISET1通過N-MOSEFT(Q1)、經(jīng)RISET1流入地，IISET2通過Q2、經(jīng)RISET2流入地。IISET1與RISET1的關(guān)系為：IISET1=0.8V/RISET1

       同樣，IISET2與RISET2的關(guān)系為：IISET2=0.8V/RISET2

       則I為：I=0.8V(1/RISET1+1/RISET2)

       從圖6中可看出，當有I流入RISET1及RISET2時，就有3850I流入R，則誤差放大器同相端的電壓等于3850I×R。誤差放大器反相端的電壓等于ILED×R，按同相端的電壓與及相端相等的原理。

                 

                                                              圖6 LED控制電路

       ILED×R=3850I×R

       ILED="3850I"=3850×0.8V(1/RISET1+1/RISET2)

       在要求一定的ILED時，可取合適的RISET1及RISET2來滿足。如果要求的ILED<500mA，則只要用1個RISET1或 RISET2即可。如果選擇RISET1,則ISET2可懸空，EN2可接地。則

       ILED="3850"×0.8V/RISET1    

應用電路

       有閃光燈及手電筒功能的白光LED驅(qū)動電路

       圖7是一種有閃光燈及手電筒功能的白光LED驅(qū)動電路。該電路由1節(jié)鋰離子電池供電，設(shè)RISET1=20.5kΩ,RISET2=3.65kΩ,則在 EN1及EN2施加不同的電平，LED有關(guān)斷及三種不同電流ILED，如表2所示。

            

                         圖7 有閃光燈及手電筒功能的白光LED驅(qū)動電路

               表2 三種模式下的LED電流值

   

           
       150mA可用作手電筒用時的ILED，850mA可作閃光燈用的電流。若要求閃光燈有更大的電流時，

       EN1=EN2=1，則ILED=1A.

       在EN1=0、EN2=1時，

       ILED="3850"×0.8V(1/20.5k)=150mA

       在EN1=1、EN2=0時，

       ILED="3850"×0.8V(1/3.65k) = 843.8mA

       在EN1=1=EN2=1時，

       ILED="150mA"+843.8mA≈1000mA[!--empirenews.page--]

       圖7中，LED用的是LUMILEDS公司型號為LXL-PWF1的LED，電感器L1用的是SUMIDA公司型號為CDRH6D28-5RONC 的。

       由3節(jié)鎳氫電池驅(qū)動ILED=500mA的電路

       種由3節(jié)鎳氫電池驅(qū)動白光LED，使ILED=500mA電流的電路如圖8所示。在圖8中，在ISET1端設(shè)了  619kΩ電阻，由EN1來控制其亮、滅。ISET2懸空，EN2接地。LED用的是LUMILED公司的產(chǎn)品，型號為LXCLLW3C；電感器L1是 TOKO公司的A997AS-4R7M。

  

                         圖8 由3節(jié)鎳氫電池驅(qū)動白光LED電路

       若要求不同的ILED，改變RISET1的阻值即可。

       LED的調(diào)光

       從上面應用電路的介紹中，已知改變ISETX端的電阻可改變LED的電流ILED，則可改變LED的亮度達到調(diào)光的目的。實現(xiàn)LED調(diào)光的方法有4種，如圖9所示。

                

                                            圖9 LED調(diào)光電路

圖9-a所示為用電壓型DAC來實現(xiàn)調(diào)光，ILED與VDAC的關(guān)系：

       ILED="3850"(0.8V－VDAC)/RSET

       RSET≥Rmin  (Rmin為不使ILED>1A)

       圖9-b所示為用電流型DAC來實現(xiàn)調(diào)光，ILED與IDAC的關(guān)系：

       ILED="3850"×

IDAC

       IDAC≤0.8V/Rmin

       圖9-c所示為用電位器來調(diào)光，ILED與電位器電阻RPOT的關(guān)系：ILED=3850×0.8V/(Rmin+RPOT)

       圖9-d所示為用PW信號來調(diào)光，PWM的頻率≥10kHz，其ILED與PWM的占空比D及幅值電壓DVCC的關(guān)系：

       ILED=[0.8V-(D%×VDVCC)]/RSET

       用戶可根據(jù)產(chǎn)品的要求及使用的條件來選擇。在圖9-d中，原資料未給出電容的容量，可加不同容量來實驗確定。