探索TPS923621/2：高效同步升壓LED驅(qū)動(dòng)器的卓越性能與應(yīng)用

在電子工程師的設(shè)計(jì)世界里，選擇一款合適的LED驅(qū)動(dòng)器至關(guān)重要。今天，我們將深入探討德州儀器（TI）的TPS923621/2同步升壓LED驅(qū)動(dòng)器，它以其高電流、高效率、高輸出電壓和小封裝尺寸等特點(diǎn)，在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。

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產(chǎn)品概述

TPS923621/2是一款高度集成的同步升壓轉(zhuǎn)換器，專為驅(qū)動(dòng)單串或并聯(lián)LED燈串而設(shè)計(jì)，適用于LCD背光照明和通用照明等領(lǐng)域。它集成了280mΩ的低端開(kāi)關(guān)FET和600mΩ的高端開(kāi)關(guān)FET，可支持高達(dá)30V的輸出電壓，開(kāi)關(guān)峰值電流限制為2.25A，能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

關(guān)鍵特性

1. 寬輸入電壓范圍與低功耗

• 輸入電壓范圍：支持2.5V至5.5V的輸入電壓，適用于單節(jié)鋰離子電池應(yīng)用，即使在電池接近完全放電時(shí)，也能提供穩(wěn)定的輸出。
• 超低關(guān)機(jī)電流：僅為130nA，有效延長(zhǎng)了電池的使用壽命，非常適合對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用。

2. 高效性能與高集成度

• 高轉(zhuǎn)換效率：最高可達(dá)95%，減少了能量損耗，提高了系統(tǒng)的整體效率。
• 集成開(kāi)關(guān)FET：內(nèi)部集成了低側(cè)和高側(cè)開(kāi)關(guān)FET，減少了外部元件的數(shù)量，降低了成本和電路板空間。

3. 精準(zhǔn)調(diào)光與低噪聲

• 高精度PWM控制模擬調(diào)光：支持低至0.1%的調(diào)光比，可實(shí)現(xiàn)精確的亮度控制，滿足不同場(chǎng)景下的調(diào)光需求。
• FCCM工作模式：避免了輸出端的可聽(tīng)噪聲，提供了更穩(wěn)定、更安靜的工作環(huán)境。

4. 全面的保護(hù)功能

• 過(guò)壓保護(hù)：防止輸出電壓超過(guò)絕對(duì)最大額定值，保護(hù)電路免受損壞。
• 過(guò)流保護(hù)：限制開(kāi)關(guān)電流，避免過(guò)流對(duì)器件造成損害。
• 欠壓鎖定保護(hù)：當(dāng)輸入電壓低于閾值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉器件，防止電池過(guò)度放電。
• 熱關(guān)斷保護(hù)：在器件溫度過(guò)高時(shí)，自動(dòng)停止工作，確保器件的安全性和可靠性。

引腳配置與功能

TPS923621采用SOT563-6封裝，TPS923622采用WSON-6封裝，它們的引腳功能如下：

• VIN：電源輸入引腳，為器件提供電源。
• ADIM：使能、關(guān)機(jī)和PWM控制模擬調(diào)光輸入引腳，通過(guò)輸入PWM信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)輸出電流。
• FB：輸出電流反饋引腳，連接檢測(cè)電阻到地，用于設(shè)置輸出電流。
• GND：接地引腳。
• VOUT：輸出引腳，連接到LED燈串。
• SW：轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)引腳，連接到內(nèi)部低側(cè)開(kāi)關(guān)FET的漏極和高側(cè)開(kāi)關(guān)FET的源極。

工作原理

1. 峰值電流模式控制

TPS923621/2采用峰值電流模式（PCM）控制，具有準(zhǔn)恒定頻率。在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始時(shí)，低側(cè)開(kāi)關(guān)FET導(dǎo)通，電感電流上升，直到達(dá)到內(nèi)部GM放大器設(shè)定的閾值。然后，低側(cè)開(kāi)關(guān)FET關(guān)閉，高側(cè)開(kāi)關(guān)FET導(dǎo)通，電感電流流向輸出端。自適應(yīng)關(guān)斷時(shí)間根據(jù)輸入電壓和輸出電壓的變化而調(diào)整，以保持近乎恒定的頻率，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2. PWM控制模擬調(diào)光

通過(guò)在ADIM引腳施加PWM信號(hào)，改變反饋（FB）電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈串亮度的精確控制。當(dāng)PWM占空比為100%時(shí)，F(xiàn)B引腳電壓被調(diào)節(jié)到200mV的參考電壓；當(dāng)PWM占空比減小時(shí)，F(xiàn)B引腳電壓相應(yīng)降低，輸出電流也隨之減小。這種調(diào)光方式不僅實(shí)現(xiàn)了精確的亮度控制，還避免了傳統(tǒng)PWM調(diào)光中可能出現(xiàn)的可聽(tīng)噪聲。

應(yīng)用設(shè)計(jì)

1. 典型應(yīng)用電路

TPS923621/2的典型應(yīng)用電路包括輸入電容、輸出電容、電感、肖特基二極管和LED電流設(shè)置電阻等元件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的元件參數(shù)，以確保系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。

2. 元件選擇

• 電感選擇：電感的選擇對(duì)電源效率、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行、瞬態(tài)響應(yīng)和環(huán)路穩(wěn)定性都有重要影響。建議選擇10μH的電感，以在大多數(shù)負(fù)載范圍內(nèi)保持非負(fù)電流。
• 肖特基二極管選擇：為了獲得最佳效率，需要選擇具有低正向電壓、高速和低電容的肖特基二極管。ONSemi NSR0240是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
• 輸出電容選擇：輸出電容的主要作用是滿足輸出紋波和環(huán)路穩(wěn)定性的要求。對(duì)于典型應(yīng)用，建議選擇1μF至4.7μF的陶瓷電容。
• LED電流設(shè)置電阻：通過(guò)公式(R{SET}=frac{V{FB}}{I_{OUT}})計(jì)算LED電流設(shè)置電阻的值，以確保輸出電流的準(zhǔn)確性。

3. 布局注意事項(xiàng)

在布局設(shè)計(jì)中，需要遵循一些基本原則，以減少噪聲和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。例如，輸出電容應(yīng)靠近VOUT引腳，F(xiàn)B電阻應(yīng)靠近FB引腳和GND引腳，SW引腳與電感的連接應(yīng)盡可能短而寬，輸入電容應(yīng)靠近VIN引腳和GND引腳等。

總結(jié)

TPS923621/2同步升壓LED驅(qū)動(dòng)器以其卓越的性能、豐富的功能和全面的保護(hù)特性，為電子工程師提供了一個(gè)可靠的解決方案。無(wú)論是在LCD背光照明、智能手機(jī)、恒溫器還是通用照明等領(lǐng)域，它都能發(fā)揮出出色的表現(xiàn)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇元件參數(shù)和布局方式，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、可靠的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。你在使用類似的LED驅(qū)動(dòng)器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。