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QX5305大功率LED灯升压恒流驱动控制器
来源:本站整理  作者:佚名  2015-12-14 09:06:43

    QX5305是一款高效率,稳定可靠的高亮度LED灯驱动控制IC,其引脚功能见表1。该IC内置高精度比较器、off-time控制、恒流驱动控制等电路,外部电感和滤波电容的体积较小,特别适合大功率、多只高亮度LED灯串恒流驱动,如平板显示器的LED背光、LED照明灯等。

    QX5305采用固定off-time控制工作方式,可编程驱动电流,最高可达2A;其工作频率可在500kHz~2.5MHz内调节,毛驱动效率可高达95%;在DIM端加上PWM信号,可调节LED灯的亮度;通过调节外置电阻,能控制LED灯的驱动电流,使LED灯亮度达到预期恒定亮度,流过高亮度LED灯的电流可在几毫安到2安培之间变化。
    QX5305的典型应用电路如图1所示,采用峰值电流检测和固定off-time控制方式,外接的MOSFET管和电感L、LED灯条、肖特基二极管D共同构成连续电流模式的升压型恒流LED驱动电路。芯片内的R-S触发器分别由。off-time定时器置位和CS比较器、FB比较复位,并控制外部MOSFET管的导通与截止。

    除了固定off-time控制外,QX5305的工作方式和普通的电流模式PWM控制型DC/DC升压电路非常相似。当工作在连续电流模式下时,流过功率电感的电流几如图2所示。
    在VDD上电时,off-time定时器的输出置位,内部触发器输出高电平,外部功率管MOSFET导通,TON周期开始,这时流过L的初始电流从零开始上升,电流回路是VIN→L→MOSFET→电流采样电阻RCS→地。该电流将一部分能量储存在功率电感里并在RCS上产生一个压降VCS。与此同时,输出滤波电容对LED放电,该电流在RFB上产生一个压降VFB,VFB被误差放大器放大。当电流上升使得VCS大于260mV或VFB大于误差放大器的输出电压时,CS或FB比较器的输出复位脉冲给触发器,则触发器输出变为低电平,MOSFET管关断,TON周期结束,TOFF周期开始。
    在TOFF周期内,储存在电感里的能量以反电势的形式与VIN叠加,并通过D、LED、电流反馈电阻RFB构成回路,电流逐渐下降。与此同时,输出滤波电容被充电。当达到预先设置的TOFF时间间隔时、off-time定时器的输出再次置位内部触发器,则触发器输出高电平,MOSFET管重新导通,TOFF周期结束,开始下一个的TON周期,如此反复,使LED上的电流得以连续而且保持稳定。
    在正常工作情况下,L中电流上升、下降的斜率与VIN、L的电感值和LED的正向压降有关。VCS间接反映了L的峰值电流,也代表了峰值功率,而VFB间接反映了输出电流的大小。 QX5305根据VFB值实时调节外部MOSFET管的导通时间ON,即输出电流的脉冲宽度,即调节存储到L中的能量多少,如此闭环调节使得输出电流能够保持恒定。
    1.LED电流的设定
    LED的电流由RFB设定,RFB阻值不同,就可以设置不同的LED驱动电流(IO),估算公式如下:IO =260mV/RFB。
    2.峰值功率的限定
    限定峰值功率可以减小上电时的冲击电流,并且在电路异常时可以起到保护作用。峰值功率由RCS设定,RCS的计算公式如下:RCS=0.7×(260mV/IO)×(VIN/VO),IO为驱动LED灯的电流,VO为输出电压,即所有串联LED正向电压的总和。
    3.工作频率的确定
    QX5305采用固定off-time控制工作方式,其工作频率为F=1/(TOFF+TON)。其中,TON时间与L的电感值和输入、输出的电压差有关,而TOFF的off-time时间由芯片内的off-time定时器和TOFF端外接的电阻、电容ROFF、COFF决定。因此,可通过调节ROFF、COFF的值设置最小TOFF时间,从而间接设定工作频率。若只接电阻ROFF,可以提搞工作频率;若只接电容COFF,则可以降低工作频率,例如:当COFF容量为470pF时,TOFF≈24.6μs,则电路工作频率约为36.6kHz。
    提示:工作频率的高低需根据实际使用情况来决定。L的电感值越小,电感的体积也越小,此时的工作频率也就越高,同时输入、输出滤波电容也可选用低容值、小体积的电容,但是较高的工作频率会导致MOSFET管和肖特基二极管D的开关损耗增加,发热加剧,电路的效率下降。这点在高输出电压状态下较为明显。因此,如果在输出电压高于80V的工作条件下,QX5305的工作频率不宜超过80kHz。
    4.功率电感L的选择
    L的选用原则一是确保流过LED的电流是连续的并且纹波电流△I值远小于流过LED的电流值,其次是保证在其工作时不会出现磁饱和现象。
    从前面的原理分析可知,在MOSFET管导通的TON期间,输入电源直接给L提供能量,其余时间则由电源与L内储存的能量来维持LED电流。换句话说,L在MOSFET管导通时储能,在MOSFET管关闭时释放能量,流过L及LED中的电流方向始终是不变的。L的充放电使输出电流呈锯齿状纹波电流(见图2)。纹波电流(△I=IMAX-ILIN)的上升、下降斜率及幅值直接与L上的电压和电感量相关。△I的大小与L的电感量成反比例,当纹波电流过大时,将导致输出电流断续(此时可以理解为TON时L内储存的能量不足以在TOFF时释放用以维持负载电流)。因此,在一定的工作电压和负载下,若L的参数不同,则流过负载的电流会出现连续模式和非连续两种模式。在驱动LED的情况下,为保持LED电流的恒定,必须合理地选择L的值,以保证电路工作于连续模式下。

    当L的电感量足够大时,一般可保证电流不会出现非连续模式。同时,较大的电感量也使得流过负载的电流脉动分量较小,有利于延长LED的寿命。通常,L的电感量在几百微亨到十几毫亨之间,视实际应用而定。当输入、输出电压的压差较大或者输出功率较大时,需加大L的电感值,反之可用电感值较小的L。
    另外,在电路工作时,流过L的峰值电流可达数安培,因此所选用的电感必须具有足够的DC工作电流容量,否则电感会发生磁饱和,造成电路效率大幅下降,甚至造成电路不能正常稳定工作。一般情况下,要求L的饱和电流不低于最大输出电流的1.5倍。同时,在大电流工作条件下L本身的内阻(ESR)也不可忽视,它会极大程度地影响转换效率。在体积允许的情况下,应尽可能选用较大的磁性元件及较粗的导线绕制该电感。

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