基于NCP5007的升壓型LED驅動(dòng)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(dòng)5相串聯(lián)的白光LED。在NCP5007 的1腳（FB）或3腳（EN）上加一個(gè)PWM電壓信號，都可以實(shí)現LED亮度調節。

　　圖2為基于NCP5007 的升壓型LED驅動(dòng)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(dòng)電路工作原理圖

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

圖3 工作電流波形

　　當然，從實(shí)用觀(guān)點(diǎn)出發(fā)考慮，電感器的規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(chǎn)生的渦流損耗降低到最小程度。

　　工作頻率可以從電參數推導。令，根據式（1）得：

　　因為典型時(shí)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(guān)系曲線(xiàn)。

圖4 最大輸出功率與電池電壓的關(guān)系曲線(xiàn)

　　在圖1所示的電路中，通過(guò)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(dòng)電路如圖5所示。

圖5帶濾波PWM調光功能的LED驅動(dòng)電路

　　如圖5所示，給NCP5O07 的引腳FB加上一個(gè)外部PWM信號，即可對LED進(jìn)行弱光調控。利用FB引腳能提供內部高阻抗的特點(diǎn)，可以調節簡(jiǎn)單的RC網(wǎng)絡(luò )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(huì )產(chǎn)生高的開(kāi)關(guān)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(wú)噪聲工作，因為變換器在連續工作9同時(shí)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(jià)電子元件。

　　在圖5所示的電路中，模擬環(huán)路會(huì )使流過(guò)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節點(diǎn)與地線(xiàn)隔離，以便可以給這個(gè)引腳加上一個(gè)外部電壓。

　　R2／C3時(shí)閫常數在C3上產(chǎn)生電壓，加在FB節點(diǎn)，而R2、 R3、R4、R1、C3產(chǎn)生放電時(shí)間常數。為了將FB節點(diǎn)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(hù)確定控LED亮度的反饋延時(shí)，最好是10ms或更小。根據從C3／R2／R3節點(diǎn)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(shí)間常數。假設PWM信號來(lái)自曲一個(gè)3.0V電源供電的標準門(mén)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(shí)現LED的弱光調控。