Zero Touch安全配置工具包

利用AWS IoT服务中的Just-In-Time-Registration功能结合强制TLS 1.2和相互身份验证 - 批量证书上传从未如此简单。

TE K 型热电偶连接器

设计具有出色的连接性,TE K 型热电偶连接器采用推入式锁定设计以便于插接, 金属锁定装置的形状可防止意外插接。

Molex I/O互连系统的解决方案

具有业界领先的端口密度、多协议应用支持以及增强的信号完整性,适用于存储、移动以及企业行业的PCIe和SAS 解决方案。

采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器

2017-05-08 来源:Dilip Jain [责任编辑:wenwei]
分享到:
0分
【导读】本参考设计用于buck-boost LED驱动器。设计采用电流模式高亮度LED驱动器MAX16834,利用MAX16834评估(EV)板实现此设计方案。本应用笔记提供设计说明、原理图、材料清单(BOM)以及性能数据。该参考设计中,buck-boost转换器(以输入电压为参考)从7V至18V直流电源产生驱动4个白光LED (WLED)的350mA电流,设计采用MAX16834电流模式高亮度(HB) LED驱动器。
 
LED驱动器规范
 
  • 输入电压:7V至18V
  • 输入电压纹波:100mVP-P
  • LED电流:350mA
  • LED电流纹波:5% (最大值)
  • LED正向电压:3.5V (350mA时)
  • LED数量:4只(最大值)
  • 输出过压保护:17.2V
 
输入端
 
  • VIN、PGND:电源输入
  • PWMDIM、SGND:PWM调光输入
 
输出端
 
  • LED+:连接LED阳极至LED+
  • LED-:连接LED阴极至LED-
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
图1. MAX16834EVKIT用于实现参考设计的功能
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
图2. LED驱动器原理图
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
详细说明
 
将boost转换器输出负端连接到输入电源正端,构成buck-boost转换器(以输入电压为参考)。
 
在此设计一款buck-boost转换器(以输入电压为参考),从7V至18V直流电源产生350mA电流,驱动4个白光LED (WLED) (每个WLED在350mA时的正向压降为3.5V)。MAX16834 HB LED驱动器集成了峰值电流模式控制器,工作于CCM (连续导通模式),开关频率为495kHz。开关频率通过R15电阻(11kΩ)设置。
 
输入、输出电压变化时,MAX16834控制电感的峰值电流,保证LED的电流为350mA。检测LED回路的电流检测电阻两端的电压,然后将其在内部放大9.9倍,这样可以减小检测电阻的阻值,从而提高效率。经过放大的电压与R16和R17设定的基准电压进行比较,其差值由一个GM = 500µS的跨导放大器进行放大,输出信号在COMP引脚产生控制电压,此电压设置电流环路的基准,这样,电感电流检测电阻R9两端的电压峰值最终成为此控制电压。
 
转换器设计
 
  • 转换器设计参数如下:
  • 输入电压范围:7V至18V
  • 输入电压纹波:100mVP-P
  • LED正向最大电压:14V (即4 x 3.5V)
  • LED电流:350mA
  • LED电流纹波:5% (最大值)
  • 开关频率:455kHz
     
按照式1计算N2的最大占空比:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
其中,VLEDMAX是LED最大电压,VINMIN是最低输入电压,VD是二极管压降,VDS是FET开关导通时的平均压降。
 
本应用中,DMAX为0.69。
 
电感(L1)选择
 
选择电感,需要知道其电感量和峰值电流。峰值电感电流可用式2计算:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
其中,ILAVG为平均电感电流,ΔIL为电感电流纹波,表示为平均电感电流的百分比:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
允许电流纹波ΔIL为30%,代入已知参数,可以得到:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
最小电感量可由式5计算:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
其中,fSW为开关频率。考虑到20%的容差,可得LMIN = 17µH,此处选择22µH电感。
 
开关检流电阻(R9)
 
正常工作时,开关检流电阻两端的电压最大值不应高于250mV,如果检流电阻的电压达到300mV (典型值),转换器将关断。R9上的电压决定了开关周期中导通脉冲的宽度,芯片内部提供了前沿屏蔽电路,可防止开关MOSFET提前关断。R9的计算如式6所示:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
计算得到:R9 = 0.133Ω,这里R9选择0.15Ω。
 
斜率补偿电容(C13)
 
众所周知,在峰值电流模式控制中,CCM boost转换器的占空比超过50%时环路将出现不稳定,需要引入适当的斜率补偿,以消除由谐波分量引起的不稳定性。MAX16834具有内部斜坡发生器,用于斜率补偿。在每个开关周期开始时,斜坡电压复位,然后按外部电容C13设定的速率上升,C13由内部的100µA电流源进行充电,斜坡电压与R9两端的电压内部叠加。C13的计算如式7所示:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
其中,VSLOPE为:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
从式7和式8可以得到:C13 = 1.57nF,实际选取1.5nF电容。
 
LED检流电阻(R5)
 
利用式9计算R5:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
在此应用中,取VREFI = 1.94V,得到:R5 = 0.56Ω。
 
滤波电容
 
输出电容COUT (C7与C8的并联电容)按式10计算:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
其中,ΔVLED为输出电压纹波的最大峰峰值,它取决于最大电流纹波和此电流下LED的动态阻抗。为延长LED使用寿命并保证其色度,LED上的纹波电流应小于其平均电流的5%。本应用中,计算得到COUT为3µF,故电容C7、C8均选用2.2µF/50V。
 
由式11计算输入电容(C1、C2的并联电容):
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
其中,ΔVIN为输入电压纹波的峰峰值。
 
对于100mV的ΔVIN,CIN为1.9µF,所以选择C1为2.2µF/25V,C2为1.1µF/25V。
 
反馈补偿
 
Buck-boost转换器的传递函数在右半平面存在一个零点,可用式12计算:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
本应用中,fRHPZ在37.8kHz处,为了提供充分的相位裕量,保持环路稳定,在-20dB/十倍频程时,整个环路增益应在RHP零点频率的1/5之前达到0dB,由此可得截止频率fC为7.56kHz。输出电容和负载等效输出阻抗会产生一个极点:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
其中,RO为负载等效阻抗,由下式确定:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
从式14可得fP1 = 4.7kHz。
 
接下来选择补偿元件R10和C12,它们需要在极点频率fP1处产生一个零点,并调整fP1处的环路增益,使之在fC达到0dB。
 
利用式15计算R10:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
从式15可得R10 = 341Ω,此处R10选择301Ω电阻;GM是内部跨导放大器的增益。
 
相应地,C12可以计算如下:
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
 
从式16可得C12 = 0.11µF,此处选用0.1µF电容。
 
数字PWM调光
 
MAX16834内部有一个用于PWM调光的MOSFET驱动器,它可以接受1.5V至5V的逻辑高电平PWM信号,信号频率从直流到20kHz,通过改变PWM信号的占空比调节LED亮度。
 
NDRV驱动器和跨导放大器输出由PWM信号控制,PWM信号为高时,NDRV使能,跨导放大器的输出端连接到COMP引脚;信号为低时,NDRV被禁止,跨导放大器的输出端断开,COMP端连接到PWM比较器反相输入端,该端为CMOS输入,可忽略其从补偿电容C12吸收的漏电流,故C12上电荷将保持,直到PWM变高。一旦信号变为高电平,NDRV将使能,放大器输出又连接到COMP端,从而快速建立稳定的工作状态。
 
LED开路保护
 
如果空载或发生LED开路故障,boost转换器将会产生很高的输出电压,该转换器可在发生这种高电压时关闭,电压门限通过R11和R12设定。R11和R12的分压点接到IC的OVP引脚,当该引脚电压达到1.435V (典型值)时,转换器将关闭。本设计中,R11和R12设定的LED开路保护点为输出电压达到17.2V。
 
用MAX16834评估板实现buck-boost转换器
 
MAX16834评估板上装配了boost转换器,可以通过增减下列元件,将其配置为buck-boost转换器:
 
  • 移除电阻R4、R8。
  • 把电阻R3换成0Ω。
  • 按照BOM说明安装元件。
 
电路波形和性能数据
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
图3. N2栅极驱动电压
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
图4. N2漏极电压
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
图5. N2开关电流波形
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
图6. LED电压
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
图7. PWM调光占空比为50%时的LED电流波形
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
图8. PWM调光占空比为90%时的LED电流波形
 
采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
图9. PWM调光占空比为10%时的LED电流波形
 
上电顺序
 
  • 将4只串联的WLED的阳极连接到LED+焊盘,阴极连接到LED-焊盘。
  • 输入电源连接到VIN和PGND焊盘之间。
  • 将逻辑高电平为1.5V至5V的PWM信号(频率范围为100Hz至200kHz)连接到PWMDIM和SGND焊盘之间。
  • 改变PWM信号占空比检验LED的亮度变化。
 
本文转载自Maxim。
 
 
 
 
 
推荐阅读:


LED在远程控制照明中的应用
112W长串LED boost驱动器的全陶瓷电容方案
Li+电池供电、低压高亮度(HB) LED解决方案
实现LED照明智能化
心率监测/健身监测设备走向无线化
 
 

 
关键字:升/降压LED驱动器 MAX16834 buck-boost LED驱动器 
本文链接:http://www.cntronics.com/opto-art/80032521
分享到:
推荐给同仁
0
0
查看全部评论
有人回复时发邮件通知我

相关阅读

关于我们 | About Us | 联系我们 | 隐私政策 | 版权申明 | 投稿信箱

反馈建议:editor@eecnt.com     客服电话:0755-26727371

Copyright © WWW.CNTRONICS.COM  All Rights Reserved 深圳市中电网络技术有限公司 版权所有   粤ICP备10202284号-1 未经书面许可,不得转载本网站内容。