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大功率LED驅動芯片XLT604及其電路應用
摘要: XLT604是采用BICMOS工藝設計的PWM高效LED驅動控制芯片。它在輸入電壓從8V(DC)到450V(DC)范圍內均能有效驅動高亮度LED。該芯片能以高達300kHz的固定頻率驅動外部MOS-FET。且其頻率可由外部電阻編程決定。
Abstract:
Key words :

  LED以其壽命長且耗電小等特點而廣泛應用于指示燈、大型看板、掃描儀、傳真機,手機、汽車用燈、交通信號燈等方面。但在照明光源方面,目前的LED因亮度及價格尚未具備取代其它光源的條件。然而,隨著亮度持續提升,LED將在不久的將來取代白熱燈與日光燈,且價格也會因量產技術進步而下降,應用需求將大幅增加。

  1、XLT604芯片的結構功能

  XLT604是采用BICMOS工藝設計的PWM高效LED驅動控制芯片。它在輸入電壓從8V(DC)到450V (DC)范圍內均能有效驅動高亮度LED。該芯片能以高達300 kHz的固定頻率驅動外部MOS-FET。且其頻率可由外部電阻編程決定。外部高亮LED串可采用恒流方式控制,以保持恒定亮度并增強LED的可靠性,其恒流值可由外部取樣電阻值決定,其變化范圍從幾毫安到1安培。

  XLT604驅動的LED可以通過外部控制電壓來線性調節其亮度,亦可通過外部低頻PWM方式調節LED串的亮度。

  XLT604的功能框圖如圖1所示。

圖1:XLT604的功能框圖

圖1:XLT604的功能框圖

  各引腳的主要功能如表1所示。

圖1:XLT604的功能框圖

表1:各引腳的主要功能

        2、XLT604的應用電路

  XLT604是可降壓、升壓、升降壓驅動大功率LED串的控制芯片。該芯片既適用于AC輸入,也適用于8~450 V的直流輸入。交流輸入時,為提高功率因素,可在線路中加入無源功率因素校正電路。XLT604可驅動上百個LED的串聯或數串并聯,并可通過調節恒流值來確保LED的亮度并延長壽命。PWM_D端可采用低頻脈寬調制的方法調節LED亮度,同時兼作使能端,該端懸空時,芯片無輸出控制。實際上,該芯片也可以通過LD端的線性調壓方式調節LED的亮度。圖2所示是XLT604在交直流輸入中的典型應用電路。

XLT604在交直流輸入中的降壓驅動電路

圖2:XLT604在交直流輸入中的降壓驅動電路

        3、電路元器件的參數設計

  3.1 電路開關頻率的計算

  開關頻率決定了電路中電感的大小,大的頻率可以使用較小的電感,但這會增加電路的損耗。典型的頻率應在20~150 kHz左右,歐洲的電壓是230 V,可以用較小的頻率;北美的電壓是120 V,因此選擇100 kHz是一種好的折中方案。電路中的振蕩電阻可以通過下式計算:

fosc=22000/(Rosc+22)

  式中,Rosc的單位為kΩ

  3.2 交流輸入電感的設計

  設輸入有效值為120 V,Iled為350 mA,fosc為50 kHz,10個LED的正向壓降Vleds為30V;則:

Vin=120×1.41=169 V

  那么,開關占空比:

D=Vleds/Vin=30/169=0.177

  Ton=D/fosc=3.5 ms

  L=(Vin-Vleds)Ton/(0.3Iled)=4.6 mH

  3.3 輸入濾波大電容的設計

  輸入濾波電容應確保整流電壓值始終大于兩倍的LED串電壓,假設電容兩端有15%的紋波電壓,那么,其電容的簡單計算方法如下:

Cmin=0.06IledVleds/Vin2=22μF

  因此,選擇值為22μF/250 V的電容作為輸入濾波電容。

  4、應用控制

  4.1 LED驅動控制

  XLT604可用來控制包括隔離/非隔離、連續/非連續等多種類型的轉換器。當GATE端輸出高電平時,電感或變壓器原邊電感的儲能將直接傳給LED串,而當功率MOSFET關斷時,儲存在電感上的能量將會轉換為LED的驅動電流。

  當VDD電壓大于UVLO時,GATE端可以輸出高電平,此時電路將通過限制功率管電流峰值的方式工作。將外部電流采樣電阻與功率管的源極串聯,可在外部采樣電阻的電壓值超過設定值(內部設定值250 mV,亦可通過LD外部設定)時,功率管關斷。如果希望系統軟啟動,則可在LD端對地并接一個電容,以使LD端電壓按期望的速率上升,進而控制LED的電流緩慢上升。

  4.2 調光

  本電路的調光有線性調節租PWM調節兩種方式,兩種方式可單獨調節,也可組合調節。

  線性調光可通過調節LD端口的電壓(從0~250 mV)來實現,該電壓優先于內部設定值250mV。通過調節連接在電源地上的變阻器可改變CS端的電壓,當LD端的電壓高于250 mV時其電壓變化將不影響輸出電流。而如果希望更大的輸出電流,可以選擇一個更小的采樣電阻。

  PWM調光則通過一個幾百赫芝的PWM信號加在PWM_D端來實現。PWM信號的高電平時間長度正比于LED燈亮度,在該模式下,LED電流可以為0或設定值之一。通過PWM調節方式可以在0~100%范圍內進行調光。但不能調出高于設定值的電流。PWM調光的精度僅受限于GAT。

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