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【图】TI LED驱动芯片及LED驱动应用电路设计
(2023/4/30 11:00:00)
TI LED驱动芯片及LED驱动应用电路设计

TI LED驱动芯片及LED驱动应用电路设计



1.具备数字与PWM调光功能的小型LCD背光驱动电路图



TPS61160/1描述TPS61160/1 具备40V 的集成型开关FET,是一种可驱动多达 10 个串联LED 的升压转换器。该升压转换器允许采用普通照明领域的高亮度LED,固定运行频率为1.2MHz,开关流限为0.7A。如下列典型的应用原理图所示,采用外部检测电阻器 RSET 可设置默认的白光 LED (WLED) 电流。可将反馈电压稳定在 200mV。LED 的电流能够通过单线数字接口 (EasyScale™ 协议) 由 CTRL引脚控制。此外,还可以在 CTRL 引脚上施加 PWM 信号,以便由占空比来确定反馈参考电压。无论是数字还是PWM 模式,PS61160/1 都不会在猝发状态下提供LED 电流,因而也就不会在输出电容上产生音频噪声。在开路LED 保护情况下,TPS61160/1具备的集成型电路系统可以防止输出超过最大绝对额定值。









2. :通过LDO实现小型LCD背光驱动电路设计



描述 TPS7510x 线性低压降 (LDO) LED 电流源专门针对小键区及导航盘等低功耗LED 背光应用而精心优化。该器件可为多达 4 个非匹配的 LED (两个 LED 为一组,共两组,均为共阴极结构) 提供恒定电流。在不具备外部电阻器的情况下,电流源默认为出厂时设定,预设电流电平的误差精度为 ±0.5% (典型值)。可选的外部电阻器可用于设置具有更高误差精度的用户可编程值的初始亮度。亮度控制可通过向每个启用引脚输入 (PWM) 信号来实现从关闭到全亮的调整。每组均有独立的启用与亮度控制功能,但所有 4 个通道的电流匹配是同时完成的。 输入电源范围理想适用于单体锂离子电池供电的设备,TPS7510x 可为每个 LED 提供高达 25mA 的电流。由于无需采用内部开关信号,因而避免了电磁干扰 (EMI)的影响。TPS7510x 采用超小型 9 焊球0.4 毫米焊球间距芯片级封装 (WCSP)与 2.5 毫米 x 2.5 毫米的 10 引脚 SON两种封装版本,这种超小型的紧凑型整体解决方案尺寸使其非常适用于移动手持终端与便携式背光照明等应用领域。



初看起来,采用线性 LDO 电路驱动LED 可能有些不实用,因为线性稳压器向来以低效率著称。但是,通常我们对 LDO 的效率存在误解。LDO 的效率完全取决于输入/输出电压比。因此,驱动白光 LED (WLED) 的效率会非常高。例如,通过 3.6V 锂离子电池输入驱动 3V WLED 意味着可实现高达83% 的 LED 效率。图 1 显示了 TPS75105 的典型应用。注意,该器件无需外部组件即能驱动WLED。整个解决方案不但非常紧凑小巧,而且性价比也非常高。图 2 显示了在锂离子电池电压范围内实现的几种不同 WLED 正向电压条件下 TPS75105 的效率据。TPS75105 的LED 效率等同甚或优于其他的 WLED 驱动器解决方案。图 3 演示了在锂离子电池的放电曲线范围内 TPS7510x 的 LED 效率。对于三条曲线而言,整个放电范围内的平均效率超过 80%。当 VLED=3.3V 时,效率可高达 90%。











3.中型尺寸的LCD背光驱动电路图



描述TPS61165 具备 40V 的集成型开关FET,是一款可驱动多达 10 个串联LED 的升压转换器。该升压转换器允许采用普通照明领域的高亮度 LED,固定运行频率为 1.2MHz,开关流限为0.7A。如下列典型的应用原理图所示,采用外部检测电阻器 RSET 可设置默认的白光 LED (WLED) 电流,而且可将反馈电压稳定在 200mV。LED 的电流能够通过单线数字接口 (EasyScale™ 协议)由CTRL 引脚控制。此外,还可以在 CTRL引脚上施加 PWM 信号,以便由占空比来确定反馈参考电压。



无论是数字还是 PWM 模式,TPS61160/1 都不会在猝发状态下提供LED 电流,因而也就不会在输出电容上产生音频噪声。在开路 LED 保护情况下,TPS61165 具备的集成型电路系统可以防止输出超过最大绝对额定值。TPS61165 采用带散热焊盘的 2 x 2 毫米QFN 封装,空间占用非常小。
















4. 大型LCD背光驱动器电路图



描述TPS61195 可面向大型 LCD 背光应用提供高度集成的解决方案。该器件内置集成了 3A、50V 功率 MOSFET 的高效率升压稳压器。8 个电流吸收稳压器可提供高度精确的电流调整与匹配。该器件总共可支持多达 96 个白光 LED(WLED)。此外,升压输出还可以针对WLED 正向电压自动调整其自身的电压,以提升效率。TPS61195 支持多种亮度的调光方式。在采用直接 PWM 调光模式下,WLED的电流在占空比内开启或关闭,而且由集成的 PWM 信号决定频率。在 PWM调光模式下,该信号的频率可采用电阻编程控制,而占空比则可通过从PWM 引脚提供的外部 PWM 信号输入进行控制。在模拟混合调光模式下,可将输入 PWM 占空比信息转换为模拟信号,以便在 12.5% 到 100% 的亮度范围内线性控制 WLED 电流信号。此外,当模拟信号将 WLED 电流降至12.5% 时,该器件还允许添加 PWM 调光功能。在 12.5% 以下时,模拟信号将被转换为 PWM 占空比信息,以便不仅控制 WLED 电流的开启/关闭,同时还可让 WLED 电流下降至 1%。TPS61195 集成了过流保护、短路保护、软启动以及过温关断等功能。此外,该器件还可提供可编程的输出过压保护,而且阈值可通过外部电阻/分压器进行调整。TPS61195 采用 4 x 4 毫米 QFN 封装,拥有一个适用于 IC 供电的内置线性稳压器。

















5.具备PFC的恒流LED驱动器电路图



描述PMP4501 是一款采用 PFC 的隔离式离线交流转直流 LED 电流驱动器,非常适用于诸如商业设施照明以及一般性隔离式 LED 驱动器等应用领域。PMP4501 是一款单级反向 PFC 转换器,输入电压范围介于 180V 到265VAC 之间时可提供高达 34W 的功率,同时输出电压范围介于 10V 到 48V之间时,恒定输出电流为 700mA,误差 ±2%。



PMP4501 可以实施 LED 串的二次侧电流控制。过压保护可在开串 (openstring)条件下防止输出危险的高电压。电流感应放大器可显著降低检测电阻的功耗,从而提升总体效率。运算放大器的内部参考电压可根据输出功率和输入电压实现优异的 LED 电流调整。PMP4501 可实现极高的效率(峰值 90%)、电源密度及功率因数。参考设计能够在 LED 串开路或者短路的情况下提供保护,而且控制级的设计简明扼要,功能稳健。















6.LED驱动设计:具备PFC的LED升压控制器电路图



描述下图显示的 PMP3976 电路适用于商业LED 照明设备。SEPIC 拓扑结构与反向转换器相比,优势在于能箝制功率半导体上的转换波形,从而可采用更低的电压及更高效率的组件。这在本应用中可实现估计 2% 的效率提升。此外,SEPIC的振铃较小,从而使 EMI 滤波更简便易行。LED 照明电路使用了 UCC28810 转换模式升压控制器来控制输入电流波形。该电路以离线为 C6 充电作为开始。一旦控制器开始运行,其电源即由 SEPIC 电感上的辅助绕组来提供。相对较大的输出电容将 LED 纹波电流限定在 DC 电流的 20%。补充说明一下,处于转换模式SEPIC 的 AC 电通量与电流非常高,需要漆包绞线和低损耗内层芯板材料来降低电感损耗。



下列材料显示了与原理图中相匹配的原型电路的实验结果。与欧洲线路范围相比,其效率非常高,最高可达 92%。这一高效率是通过限制功率器件上的振铃实现的。此外,正如我们从电流波形上看到的一样,在 96% 效率以上时功率因数非常高。有趣的是,该波形并非纯粹的正弦波曲线,而是在上升沿和下降沿呈现出一些斜度,这是因为电路没有测量输入电流而只对开关电流进行测量的缘故。不过,该波形还是足以通过欧洲谐波电流要求的。









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7.标准泡替换LED驱动器电路图



描述PMP4981 是灯泡替代电路中 LED 驱动器的参考设计。该设计经优化,能够与通过业界标准的 TRIAC 型舍相调光器馈送的 AC 输入源协同使用。PMP4981的调光功能可在无闪烁或频闪效应的情况下使 LED 串的亮度调降至极低水平。仅在需要时从 TRIAC 汲取电流,从而可实现高效率的超低成本非隔离式驱动器解决方案。该单级驱动器可实现高度的可靠性、超长使用寿命及卓越的高性能。













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8. 具备PFC的25W可调光驱动器电路图



描述UCC28810EVM-001邮购UCC28810EVM-001 评估板 (EVM) 是一款带 PFC 功能的 25W TRIAC 可调光单级反向转换器。UCC28810EVM-001 能够以700mA (非调光状态下的额定值) 的恒定负载电流提供约 36V 的电压,可驱动高亮度 LED 串。该 EVM 可在需要调光功能的一般性 LED 照明应用中评估UCC28810 LED 照明控制器。在反向驱动器中采用具备 PFC 的UCC28810 转换模式升压 IC 可以实现谷值开关设计,不仅能实现高达 90% 的效率而且还可在广泛的通用输入电压范围内实现极高的功率因数。此外,UCC28810EVM-001 还能在广泛的通用输入电压范围内稳定运行。在基本不影响效率的情况下可实现高性能TRIAC 调光检测及稳压调整。输入滤波器阻尼网络可确保大多数基于 TRIAC 的墙壁嵌入式调光器的运行。线路间无需跨接或串联额外的电阻,因而不会影响效率。在UCC28810EVM-001 中实施谷值开关能够显著提升效率。此外,还可实施快速启动电路,这样在从打开开关到开始照明期间就不会存在明显的延迟。











9. 具备PFC的100W恒流非隔离式驱动器电路图



描述UCC28810EVM-002邮购UCC28810EVM-002 评估板 (EVM) 是一款恒流非隔离式电源,适用于街道、停车场或区域范围照明等高亮度 LED 照明应用。该参考设计可将通用电源 (90~265VRMS) 转换成0.9A 恒流源,能够驱动 100W LED 负载。UCC28810EVM-002 是一种双级设计。第一级是具备 PFC 功能的转换模式电路,能够确保设计方案满足如EN61000-3-2 等各种标准设定的谐波电流或功率因数要求。该 PFC 电路可将AC 输入转换成稳压 DC 电压。可将该DC 电压配置为升压跟随器 PFC 或固定输出电压。在低负荷线路 (low-line) 运行状态下,升压跟随器可跟踪 AC 输入的峰值电压,实现更高效率。具备固定输出电压的配置可去除 PFC 电路的跟踪元素,然后 PFC 的 DC 输出电压即可稳定在 396 VDC 以内的固定值。设计的第二级也同样采用转换模式,但配置为降压转换器。其可将 PFC 输出电压转换为 0.9A 的固定电流,以驱动 LED 负载。第二级不仅可接受 PWM调光输入 (从外部或从板级电路均可),而且还可相应开启或关闭,从而实现LED 电流的 PWM 调光。














10.具备PFC的110W 恒流隔离式驱动器



描述UCC28810EVM-003邮购UCC28810EVM-003 评估板 (EVM) 是一款具备 PFC 功能的离线 AC 转 DC LED电流驱动器,适用于街道、高棚灯以及大中型基础设施照明等应用领域。UCC28810EVM-003 是一款可提供高达 110W 功率的三级转换器设计。第一级是通用输入升压 PFC 电路,能提供305~400VDC 输出;第二级是低侧降压电路,能提供受控电流源;第三级是两个半桥 DC/DC 变压器的串联,可提供多个 LED 串的隔离。该款正在申请专利的解决方案可为驱动多个 LED 串提供高度可扩展的低成本方法。UCC28810EVM-003 可通过 AM 或 PWM 对所有 LED 实施单参考电流控制和通用调光。参考设计能有效驱动大量串联 LED,而且 LED 串上的电压非常安全(低侧),并与 AC 线路相隔离。与每个LED 串都采用恒压加降压级的架构相比,UCC28810EVM-003 实施的多串架构成本更低。在 UCC28810EVM-003 参考设计中实施的 LED 驱动器架构可轻松扩展至极高的功率水平,而且采用该架构还可在串之间实现优异的 LED 电流匹配。UCC28810EVM-003 能实现高达91% 的效率、极高的电源密度及功率因数。控制级的设计简明扼要,功能稳健,而且 EVM 还可在 LED 串开路或短路的情况下提供保护。







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11.10W绿色模式PWM LED驱动器电路图



描述PMP3522 是一款采用 UCL64010 高效率 LED 照明驱动器控制器的参考设计。民用节能灯正大规模地向更高效率的光源过渡。小巧紧凑的 CFL 已成为住宅照明的主流。不过由于 LED 灯的寿命周期成本下降,因而需要更低功耗且更小尺寸的设计方案。本参考设计采用低于 10W 的非隔离式 SEPIC LED 驱动器,专为民用节能灯而设计。















12.无线控制的三色LED驱动器电路图



描述民用与商业照明可通过添加红、绿、蓝 LED 的混色搭配来增光溢彩。本参考设计展示了如何使用低功耗无线控制器对 LED 灯的色彩输出进行远程管理。色彩由红、绿、蓝三种 LED 生成。MSP430™ 超低功耗微处理器通过三个 TPS62260 降压转换器对 LED 一对一输出的恒定电流来控制各个 LED 的亮度。查色表以阵列的方式存储于 MSP430中。当旋转编码器转动时,就会从阵列中读取新的红、绿和蓝色值,并用于生成三种 PWM 输出信号。目前存储的值有 252 个,并可根据需要进行更改。十进制值 100 将 LED 关闭,65535则表示 100% 的传号空号比 (markspaceratio)。当施加 5V 电源时,该设计进入演示模式,其中存储在阵列中的值被读取,并按顺序反复循环输出。当转到旋转编码器时,序列停止,然后选择特定的某个固定色值。可使用排针 (pin header) 从独立提供的MSP430 无线开发工具 (eZ430-RF2500)插入 RF 电路板。添加该模块后,即可通过无线 RF 接口对灯的色彩进行远程控制。









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13. 适用于LED手电的低电压升降压转换器



描述TPS63000 可为使用两节或三节碱性、镍镉或镍氢电池,以及一节锂离子或锂聚合物电池的产品提供电源解决方案。该升降压转换器采用固定频率的 PWM 控制器,能够采用同步整流实现最高效率。可将开关的最大平均电流限定在典型值1800mA,并且为最大程度地减少电池消耗还可禁用转换器。在关断期间,负载与电池会断开连接。该器件采用 10 引脚 3 x 3 毫米 QFN PowerPAD™ (DRC) 封装。PMP3038 电路专为手电筒或防水电筒设计。大多数手电应用仍然采用碱性电池供电,通常是串联可提供最高 5V 电压的两节或三节电池。在运行过程中,若VBAT 降至 LED 的 Vf 以下,TPS63000 就会自动从降压模式切换到升压模式,以提供 LED 所需的恒定电流。 TPS63000 可从1.2V 的低电压进行升压。能够将 R4 接入反馈环路或从反馈环路断开的开关可提供手电筒调光机制,以便在 300mA 至600mA 之间进行调节。













14.具备集成型电源开关的LED升压驱动器



描述TPS61500 是一款具备集成型 3A、40V电源开关的单片开关式稳压器,该驱动器理想适用于 1W 或 3W 高亮度 LED应用。该器件拥有宽泛的输入电压范围,可支持具有多节电池输入电压或5V~12V 稳压电源轨的应用。如下图所示,LED 的电流由外部检测电阻 R3 设定,反馈电压通过电流模式PWM 控制环路稳定在 200mV。该器件可支持模拟与纯 PWM 调光方式,可实现 LED 亮度调节。通过在 DIMC 引脚上连接电容,可将该器件配置为用于模拟调光,而且 LED 电流将随外部 PWM信号的占空比相应变化。



将 DIMC 引脚悬空,则可将该 IC 配置为纯 PWM 调光模式,平均 LED 电流为 PWM 信号占空比乘以设定的 LED 电流。该器件具有可编程软启动功能,能够在启动时限制浪涌电流,而且还内置有其它众多保护特性,如逐个脉冲过流限制、过压保护以及热关断等。TPS61500 采用 14 引脚 HTSSOPPowerPAD™ 封装。

















15.非同步升压LED驱动器电路图



描述TPS40211 是一款具有 4.5~52V 宽输入电压范围的非同步升压控制器,非常适用于采用接地源 n 通道 FET 的多种拓扑结构,如升压、反向、SEPIC 以及各种 LED 驱动器应用等。TPS40211 支持可编程软启动、具备自动重试功能的过流保护,以及可编程的振荡器频率等。电流模式控制技术可改善瞬态响应能力,并简化环路补偿。反馈引脚的参考电压为 260mV,有助于降低功耗、节省检测电阻成本。下列所示的 PMP4026 电路适用于汽车输入电压范围。驱动器可在电池欠压到电池正常的状况下工作,并能承受负载突降的状况。之所以将 TPS40211用于本应用,原因在于其低反馈电压和宽输入电压范围。该应用直接从VBAT 获取电源,既可整合一组多达 10个串联 700mA LED 的电路也可整合两组分别串有多达 10 个 350mA LED 的并联电路。













16.LED驱动设计:宽输入DC电压范围SEPIC驱动器电路图



描述TPS40211 是一款具有 4.5~52V 宽输入电压范围的非同步升压控制器,非常适用于采用接地源 n 通道 FET 的多种拓扑结构,如升压、反向、SEPIC 以及各种 LED 驱动器应用。TPS40211 支持可编程软启动、具备自动重试功能的过流保护,以及可编程的振荡器频率等。电流模式控制技术可改善瞬态响应能力,并简化环路补偿。反馈引脚的参考电压为 260mV,有助于降低功耗、节省检测电阻成本。下列所示的 PMP3943 电路适用于汽车输入电压范围。驱动器可在电池欠压到电池正常的状况下工作,并能承受负载突降的状况。之所以将 TPS40211用于本应用,原因在于其低反馈电压和宽输入电压范围。









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17.3W太阳能灯电路图



描述TPS61165 的工作输入电源电压介于3V~18V 之间,可提供高达 38V 的输出电压。该器件具有额定 40V 集成型开关 FET,可驱动多达 10 个串联 LED。其可在 1.2MHz 固定开关频率下工作,不仅能够显著降低输出纹波、提升转换效率,而且还允许使用小型外部组件。在默认情况下,白光 LED (WLED)的电流由外部感测电阻 RSET 设定,反馈电压稳定在 200mV。无论采用数字还是 PWM 调光方法,TPS61165 在输出电容上的输出纹波均非常小,而且不会产生普通开启/关闭控制调光所产生的音频噪声。为了在开路 LED 条件下提供保护,TPS61165 可禁用开关,以防止输出超过最大绝对额定值。PMP3598 将 TPS61165 用于非同步升压设计。在运算放大器周围构建的额外电路不仅能实现电池欠压/充电指示功能,而且还能在太阳能板和电池输入之间提供 ORing 功能。此外,该电路还集成了必备的过热与过流保护功能,并具备负载断连特性。



该设计的重要优势在于拥有极高的效率和良好的 LED 稳流性能。TPS61165可在能够稳定 LED 电流的恒流模式下工作。CTRL 引脚可同时用于数字与PWM 调光的控制输入。每次启用器件时即可选择 TPS61165 的调光模式。通过改变反馈参考电压也可实施模拟调光。可使用 20kΩ 的可变电阻来改变 LED 电流,以达到调光的目的。转换器可在 350mA 条件下将电压从 6V 提升至 10.5V,转换效率不低于 85%。该电路可用于驱动三个 1W 的 LED 或输入总功率不超过 3W 的多个 50mA 的LED。













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