LED驅動(dòng)器探討和實(shí)用解決方案

圖5：典型TPS61042 LED驅動(dòng)器解決方案。

　　小尺寸是便攜式電路的一個(gè)重要特性。電路元件的尺寸受多種因素的影響。其中一個(gè)因素是切換頻率。高切換頻率允許采用小型無(wú)源元件。用于便攜應用的現代LED驅動(dòng)器應能夠以高達1MHz頻率切換。

　　由于切換頻率并不能明顯縮小電路尺寸，而且較高的切換損耗會(huì )降低效率和縮短電池壽命，所以建議切換頻率一般不超過(guò)1MHz。把各種功能集成到控制IC是實(shí)現小型驅動(dòng)解決方案的一個(gè)最重要的因素。如果上述所有功能都通過(guò)分離的元件實(shí)現的話(huà)，它們所需要的電路板空間將超出電源自身占用的空間。把它們集成到控制IC可大大縮小整體驅動(dòng)器尺寸。功能集成的第二個(gè)同樣重要優(yōu)勢是可以降低解決方案總成本。如果分步執行的話(huà)，LED驅動(dòng)器中所有預期功能會(huì )導致每額外個(gè)別成本增加0.60～0.70美元。而當集成到控制IC時(shí)，這些功能只會(huì )增加IC成本0.10～0.15美元。

　　實(shí)用解決方案

　　TPS61042是現代LED驅動(dòng)器控制IC的絕佳例子。圖5說(shuō)明TPS61042的方框圖。方框圖顯示一個(gè)高度集成的控制IC。Q1是一個(gè)低電阻集成電源FET。此部件的低電阻有助于實(shí)現極高的效率。0.25V參考電壓可降低電流傳感電阻器中的損耗。通過(guò)在高達50kHz頻率情況下向CTRL引腳施加PWM信號，此IC可以輕松實(shí)現PWM調光。

　　Q2實(shí)現集成的負載斷開(kāi)電路。由于已經(jīng)集成，負載斷開(kāi)電路可以與PWM調光頻率完美同步。過(guò)壓保護功能也已經(jīng)集成到IC中。大多經(jīng)驗豐富的電源設計人員都會(huì )看出省略了誤差信號放大器和相關(guān)補償電路。這種功能已經(jīng)被誤差比較儀所取代。該IC利用滯后控制反饋拓撲工作，因此不需要補償并且具有內在穩定性。在方框圖中未顯示IC物理尺寸。全部電路和功能都集成到3mm×3mm的QFN封裝中。圖6說(shuō)明了一個(gè)典型LED驅動(dòng)應用，其驅動(dòng)4個(gè)LED，正向電流為20mA，輸入電壓范圍為1.8V～6.0V。整個(gè)電路是由控制IC、2個(gè)小陶瓷帽、1個(gè)電感器、一個(gè)二級管和1個(gè)電流傳感電阻器組成。這種緊湊、高度集成的電路說(shuō)明了利用當今的LED驅動(dòng)器可以實(shí)現的高水平集成。利用控制IC和6個(gè)小表面貼裝無(wú)源元件就可以實(shí)現主要電源功能和輔助功能，如：負載斷開(kāi)、過(guò)壓保護、PWM調光等。