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深圳市贝优特科技有限公司 > 新闻动态 > 功率电感:用白光LED驱动器做为升压变换器

功率电感:用白光LED驱动器做为升压变换器

发布时间: 2016/5/13 8:53:48 | 393 次阅读

引言

   尽管TPS61042设计为白光LED驱动器,但此器件可配置为500mA峰值开关电流的非连续、迟滞控制的升压变换器。图1示出的TPS61042配置,可从2.5V输入提供16.2V/30mA输出。图中的LED驱动器电路(引脚1和2)未连接,引脚5(CTRL)用于使能。

 

   工作模式

   做为升压变压器的TPS61042,其输入电压范围为1.8~6V,可产生高达28V的输出电压。此器件工作在脉频调制(PFM)恒峰值电流控制。这种控制模式在整个负载电流范围保持高效率。在开关频率1MHz,此器件能用非常小的外部元件

   变换器监控输出电压。当反馈电压低于基准电压(典型值为0.25V)时,内部开关导通、电流斜波上升。当功率电感器电流达到内部设置的峰值电流500mA时,开关关闭。关闭开关的第2个准则是6mS导通时间。这限制极端条件下变换器的导通时间。随着开关关闭,外部肖特基二极管被正向编置,提供电流到输出。开关保持关闭400ns(典型值)或直到反馈电压降到低于基准电压时为止。用这种峰值电流控制模式,变换器工作在非连续传导模式(DCM),其开关频率依赖于输出电流。这导致在整个负载电流范围内具有非常高的效率。这种调整方法的固有稳定性,使其对电感器和输出电容器有宽广的选择范围。

   峰值电流控制

   内部开关导通直到绕线电感器电流达到500mA典型dc电流限制(ILIM)为止。由于内部传播延迟为100ns(典型值),所以,实际电流稍微超过dc电流限制阀值。典型的峰值电流限制可用下式计算:

   软启动

   如果不采取专门保护措施,所有电感器升压变换器在起动期间都会有大的冲电流。这可能导致起动期间在输入轨上的电压降,并使系统早关闭。TPS61042采取下列办法限制这种冲电流:增加电流限制,从ILIM/4开始(256个周期),然后在下一个256周期达到ILIM/2,并在全电流限值结束。

   电感器选择,负载电流

   由于PFM峰值电流控制方法具有固有的稳定性,所以,电感器值不会影响稳压器的稳定性。电感器的选择,以及额定负载电流和应用输入和输出电压决定变换器的开关频率。根据应用情况,建议电感器值在2.2和47mH之间。电感器值LMAX由开关导通时间(典型值6ms)确定。

   对于正确的工作,峰值电流限制必须在6ms期间内达到。LMAX由下式计算:

   电感器值LMIN是输出电压,负载电流和开关频率的函数,计算如下:

   其中IP是峰值电流,ILOAD是负载电流,VD是整流二极管正向电压(典型值0.3V),fSMAX是开关频率(1MHz)。

   较小的电感器值给出较高的开关频率,但效率较低。

   在一定的工作条件下,计算有效负载电流的方法是在负载电流计算所希望的变换器效率。负载电流可由下式计算:

   其中h是所希望的变换器效率(一般为85%)。

   输出电容器选择

   为了的输出电压滤波,建议用低ESR输出电容器。陶瓷电容器具有低ESR值;也可以用钽电容器,这取决于应用。

   假定变换器在开关节点(SW)无双脉冲或脉冲串,则输出电压纹波可用下式计算:

   其中IP是峰值电流,L是所选电感器值,IOUT是额定负载电流,fS(IOUT)是在额定负载时的开关频率,VD是整流二极管正向电压(典型值0.3V),COUT是所选输出电容器,ESR是输出电容器的ESR值。

   表1给出所建议的输出电容器。

   输入电容器选择

   为了良好的输入电压滤波,建议用低ESR陶瓷电容器。对大多数应用用4.7mF陶瓷输入电容器就足够了。增加电容器值,可提供较好的电压滤波。所建议的输入电容器见表1。

   效率

   如图2所示,TPS61042在升压配置中其效率范围大约为70%~86%



   图1中的电感器和二极管应选择小型的,使总面积。较大的电感器和二极管可改善效率。