单级反激结构是一款颇具吸引力的拓扑结构。单级反激结构之所以能够广泛用于LED照明，LED防水驱动电源比如煤油灯、蜡烛灯。据统计，Analogic公司的AAT1451是四路高集成高效白光LED驱动器,主要用于笔记本电脑,上网本,监视器和手提TV的LCD背光的LED驱动.器件的输入电压从5V到26V,可从DC,点烟适配器或多个锂电池输入,集成的升压转换器提供高达50V的输出,每串led电流高达30mA可编程,120mA总输出电流可驱动多达481个LED.效率高达93%,主要用在监视器,笔记本和上网本电脑,手提DVD播放器,手提TV和白光LED背光.本文介绍了AAT1451主要特性,方框图,典型应用电路图以及评估板电路图和材料清单,PCB布局图.
AAT1451|FourLEDStrings–HighEfficiencyWhiteLEDDriverforLCDBacklighting
TheAAT1451isahighlyintegrated,highefficiencyLEDbacklightsolutionfornotebook,netbookcomputers,***iceoperatesfromDCinputs,cigaretteadaptersormulti-cELlLi-ionbatteriesinthevoltagerangefrom5Vto26V.
Anintegratedboost(step-up)***ecisioncurrentsinksareprogrammableupto30mAperstringthroughoneexternalRSETresistor,supportingupto481whiteLEDsat120mAtotaloutputcurrent.
TheboostoutputvoltageisdeterminedbythehighesttotalforwardvoltageoftheLEDstrings,***ringisPWMdimmedwith90degreephaseshifttominimizeripplecurrents,***inputfrequencyrangeis100Hzto10kHzwithadimmingrangeof256:1.
Theintegratedboostregulatorswitchingfrequencyisprogrammablefrom600kHzto1MHzbyexternalresistorforoptimumefficiencyandthesmallestexternalL/Cfilteringcomponents.
Boo***atedlight-loadmodeensureshighestefficiencyacrosstheentireloadrange.
FaulttolerantcircuitryextendssystemlifebydisablingopenandshortedLED(s)******LTpinindicatesthepresenceofshortedLEDsorover-temperatureconditions.
TheAAT1451isavailableinaPb-free,thermallyenhanced16-pin3x4TDFNpackage.
AAT1451主要特性:
?VINRange:5Vto26V
?Integrated50VBoostConverter
?MaximumIOUT:120mA
?ProgrammableSwitchingFrequency
?600kHzto1MHz
?Upto93%Efficiency
?HighEfficiencyLight-LoadMode
?FourWhiteLEDStrings
?ProgrammableMaxCurrentSinkupto30mAEach
?±2%Accuracy(22mA)
?±1.5%Matching(22mA)
?DirectPWMDimming
?AutomaticPhaseShifting
?FastTurn-On/Off
?IntegratedFaultProtectionfor
?IndependentDisableofOpen/ShortedLED(s)String(s)
?Over-Voltage
?Over-Temperature
?FAULTIndicationforShortedLED(s)andOver-Temperature
?Soft-StartMinimizesInrushCurrent
?TDFN34-16LowProfilePackage
?-40℃to+85℃TemperatureRange
AAT1451应用:
?Monitors
?NotebookandNetbookComputers
?PortableDVDPlayers
?PortableTV
?WhiteLEDBacklight
图***1451方框图
图***1451典型应用电路图
图***1451评估板电路图
AAT1451评估板材料清单:
AAT1451评估板表面安装电感:
AAT1451评估板表面安装电容:
图***1451评估板PCB布局图
，有些LED驱动器IC的设计采用了新的设计方法，通过电流的负反馈作用(由R0进行电流取样)使得流经LED的电流If稳定在一定的范围内，
几种驱动解决方案介绍和比较
TLC5941驱动芯片
TLC5941芯片是TI德州仪器)公司最新推出的,具有点校正、高灰度等级(PWM控制)等特点。TLC5941所有内部数据寄存器,灰度寄存器,点校正寄存器和错误状态信息都通过串行接口存取,最大串行时钟频率30MHz,片间电流误差一般在±6%以内,位间电流误差一般在±4%以内,每通道最大输出电流80mA
TLC5941每个通道可用PWM方式根据内部灰度寄存器的值进行4096级灰度控制,该寄存器是12位的,每个通道LED驱动电路由6位点校正寄存器的值进行64级控制,且驱动电流的最大值可通过片外电阻设定。64级电流控制提供了LED点灰度校正的能力,4096级灰度调整则保证了即使在较低的灰度等级下,点阵中的每个点也有多达256级的灰度表示,从而红绿蓝全彩屏可有16M色的色彩表达能力,这两点对于高质量的彩色大屏幕显示是格外重要的相对于传统的彩色大屏幕显示系统,集中产生PWM进行灰度控制,可编程逻辑芯片(或高速CPU只需要处理缓存管理、灰度和点校正数据的输出,设计复杂度降低,且由于PWM灰度控制与数据串行移出无关,可很方便地获得较高帧频,取得很好的动态显示效果。
为了保障彩色大屏幕的可靠运行,TLC5941提供了每一路LED开路(LOD和过温检测(TSD能力,内置集电极开路输出电路,用于出错时报警。16个通道中无论哪个通道有错误发生,内置集电极开路输出电路的输出管脚就会被拉到低电平,通过查询芯片的内部状态信息,就可知道哪一路出现故障,系统中所有TLC5941内置集电极开路输出电路的输出管脚可接到一起,通过上拉电阻接到高电平,通过监控这个信号,系统可在运行过程中进行自我诊断。TLC5941适用于工作环境比较恶劣同时对显示效果要求很高以及对安全性能要求很高的场合,比如高速公路的LED信息指示牌,大型的露天LED电视等。
MBI5028驱动芯片
MBI5028台湾MBI聚积科技)公司推出的一款有可编程电流增益功能的LED屏驱动芯片。内置串并移位寄存器和输出锁存器,且采用PrecisionDr技术以得到更优良的电气特性。MBl5028最大串行时钟频率为25MHz,片间电流误差一般在±6%以内,位间电流误差一般在±3%以内,最大输出电流为90mA
MBI5028内建电流增益控制逻辑单元,可编程电流增益功能采用Share-IO技术,无须增加额外的管脚,只需在对应的管脚输入一特定的序列信号,就可进入MBI5028特殊功能模式--电流调整模式。该模式下,可通过系统微控制器,向电流增益控制逻辑单元写入不同电流增益的数据,锁存这些数据,并通过内建数字与模拟共享的转换器,有效控制电流的输出。由于工作环境的变化和LED屏老化,LED屏亮度将会降低,如以一个固定顺向电流,LED屏的亮度偏差就会较小。通过可编程的电流增益功能和PrecisionDr技术,可调整电流偏差,补偿LED屏的亮度,同时获得比较高质量的图像。利用PrecisionDr技术并内建数字与模拟共享的转换器,相同精确度下,通过改变数字码的方式,从而获得相对的输出电流,进而提高LED屏的成像质量。
目前的技术可以为LED显示屏提供256个电流等级,使其达到1200%总动态范围,提供256个输出电流等级。电气特性和芯片封装方面,MBI5026兼容性比较好,使用者不用更改以前为同类型芯片设计的PCB板,就可获得具有Share-IO技术的电流增益技术,能大大地降低升级成本。MBI5026适用于工作环境条件并不苛刻,但要求高质量成像的LED屏驱动方案上,比如室内的大型LED显示屏等中低端屏幕。同时MBI5028还适用于老驱动芯片的升级。
ST2221C驱动芯片
ST2221C中国台湾SITI点晶科技)公司推出的一款LED屏驱动芯片。内置串并移位寄存器单元、输出锁存器单元和电流输出控制单元,电气特性较为优良。ST2221C最大串行时钟频率为25MHz,片间电流误差一般在±10%以内,位间电流误差一般在±6%以内,最大输出电流为120mAST2221C包含16通道恒流驱动单元,能同时驱动16路LED适用于一些低端屏的驱动,比如室内信息屏等低端LED显示屏。
存在问题
功耗及发热问题
由于输出电流较大,LED显示屏芯片的功耗和发热问题一直是阻扰驱动芯片发展的第一因素。将来可能出现的手持式LED显示屏的驱动方式上,这个问题将会变得尤为突出。随着LED器件制造工艺水平的进步和驱动电流的减小,问题会逐步得到解决。
应用成本问题
一块主流16位稳态电流LED显示屏驱动芯片只能驱动16路的LED器件。一块分辨力为1024×768LED显示屏就必须使用多块驱动芯片才能获得预期效果,这样就使得材料成本比较高。如果采用驱动芯片自身采用扫描方式,那么一块主流的驱动芯片就能一次驱动多路LED器件,将会使应用成本降低许多。
小结
从这几家LED驱动芯片制造商的产品结构来看,目前主流芯片主要分为3个档次。第一档次是具有灰度机制的芯片,这类芯片内部具有PWM功能,可以根据输入的数据产生灰度,更易形成深层次灰度,显示高品质画面。第二档次是具有输出开路检测(LOD温度过热保护(TSD亮度调节功能的芯片,这些芯片由于有了附加功能而更适用于特定场合,如用于可变情报板,则要求芯片具有侦测LED错误的功能。第三档为不带任何附加功能的恒流源芯片,此类芯片只为LED提供恒流源,保证屏体显示画面质量良好。
，其通用LED驱动器使用峰值电流控制。
一次侧检测不要求使用光耦合器和二次侧电路，在低电压时LED是不能启动，把整流电路后的滤波大电容去掉，中艾电源由已知电源功率计算LED的数量
例:额定输出功率为10W电源,使用额定的正向电流20mA,耗散功率为70mW条件下可配置多少个LED?依以上公式(即取所得数据的整数)
1：对于恒压驱动方式:
由已知的输出电源电压计算每支路串联LED数量及并联支路数
(1)计算每条支路的LED个数
(2)计算并联支路数
注:VLED值依不同发光颜色各有不同,用稳压电源驱动LED时,为了控制电流,通常需要串联电阻器.
例:一个额定输出电压为DC24V,功率为10W电源,使用额定正向电流20mA,耗散功率为70mW额定的正向电压为1.8V.可配置多少个LED呢?(取所得数据的整数)
可以带10组支路,每支路14个LED串联构成的电路,共140个LED.
2：对于恒流驱动方式
由已知的电源输出电流及LED的电流值计算出并联支路数及每支路数量
(1)计算并联的支路数
(2)计算支路串接LED个数:
例:一个额定输出电流为DC0.35A,额定功率为10W电源,驱动耗散功率为70mW,正向电流为0.02A的LED,可怎样配置?
并联支数路:
(取所得数据的整数)
每支路串接数:个数
即可以带17组,每组8个LED串接,共136个LED.
线路损耗及线路压降的计算
P电线=IRV电线=IR
R电线=σ(备注:L为电线长度;S为电线横截面积;σ为电线电导率)也可以查电工手册.
例:用长度为10米(正、负极电线各5米),24AWG的铜芯电线,通过电流为2A,其损耗的功率及线路压降为多少?
查电工手册可知:R电线=0.737W
V电线=2×0.737=1.474V
P电线=2×0.737=2.948W
从以上计算可以看出,线路电流较大时,要注意选择合适的导线截面,否则线路损耗及线路压降是相当大的.
我们只有完全了解LED和LED电源的基本特性,才能正确设计和使用LED光源.
，以「产业首选?通路标竿」为愿景，LED防水驱动电源。
该电路的外围器件相当少，以及整合了多种功能的照明管理集成电路和针对扣式电池最佳化的LED驱动器， PowerInt公司的TOP267VG是TOPSwitch-JX系列产品,集成了725V功率MOSFET,高压开关电流源,多模式PWM控制,振荡器,热关断电路,故障保护以及其它控制电路.主要用在反激AC/DC转换器.本文介绍了TOPSwitch-JX系列产品主要特性,功能方框图,高效19V65W和12V30W通用输入反激电路图,以及采用TOPSwitchTM-JXTOP267VG的薄型36.3WLCD监视器电源主要特性,电源指标,电路图,PCB布局图和所用材料清单(BOM).
TOP264-271TOPSwitch-JXFamily
TOPSwitch-JXcosteffectivELyincorporatesa725VpowerMOSFET,highvoltageswitchedcurrentsource,multi-modePWMcontrol,oscillator,thermalshutdowncircuit,faultprotectionandothercontrolcircuitryontoamonolithicdevice.
TOP264-271产品亮点:
EcoSmart®-EnergyEfficient
EnergyefficientoverentireloadrangeNo-loadconsumptionbelow100mWat265VAC
Upto750mWstandbyoutputpowerfor1Winputat230VAC
HighDesignFlexibilityforLowSystemCost
Multi-modePWMcontrolmaximizesefficiencyatallloads
132kHzoperationreducestransformerandpowersupplysize
66kHzoptionforhighestefficiencyrequirements
Accurateprogrammablecurrentlimit
Optimizedlinefeed-forwardforlineripplerejection
FrequencyjitteringreducesEMIfiltercost
Fullyintegratedsoft-startforminimumstartupstress
725VratedMOSFET
Simplifiesmeetingdesignderatingrequirements
ExtensiveProtectionFeatures
Auto-restartlimitspowerdeliveryto<3%duringoverloadfaults
Outputshort-circuitprotection(SCP)
Outputover-currentprotection(OCP)
Outputoverloadprotection(OPP)
Outputovervoltageprotection(OVP)
Userprogrammableforhysteretic/latchingshutdown
SimplefastACreset
Primaryorsecondarysensed
Lineundervoltage(UV)detectionpreventsturn-offglitches
Lineovervoltage(OV)shutdownextendslinesurgewithstand
Accuratethermalshutdownwithlargehysteresis(OTP)
AdvancedPackageOptions
eDIP™-12package:
Lowprofilehorizontalorientationforultra-slimdesigns
HeattransfertobothPCBandheatsink
OptionalexternalheatsinkprovidesthermalimpedanceequivalenttoaTO-220
eSIP®-7Cpackage:
VerticalorientationforminimumPCBfootprint
SimpleheatsinkmountingusingclipprovidesthermalimpedanceequivalenttoaTO-220
ExtendedcreepagetoDRAINpin
HeatsinkisconnectedtoSOURCEforlowEMI
图***264-271功能方框图(E和V封装).
图***264-271高效19V65W通用输入反激电路图
图***264-271高效12V30W通用输入反激电路图
采用TOPSwitchTM-JXTOP267VG的薄型36.3WLCD监视器电源薄型36.3WLCD监视器电源主要特性:
Lowprofile<12mmcomponentheight
Verylowstandbyconsumption
<100mWinputpowerwith6mAloadon5Voutputat230VACinput
<90mWinputpowerwith5mAloadon5Voutputat230VACinput
Verylowno-loadinputpower
No-loadInputpowerof55mWat230VACinput
Highfull-loadefficiency
>82%efficiencyat90VAC/60Hz
LowTOPSwitch-JXdevicetemperature
<92℃at90VAC,60Hz,25℃
<100℃at90VAC,60Hz,40℃
>12dBmarginonconductedEMI
Hystereticoutputovervoltageprotection
Hystereticoutputshort-circuitprotection
Hystereticthermaloverloadprotectionwithlargehysteresispreventsboard
temperatures>100℃
薄型36.3WLCD监视器电源指标:
图4.薄型36.3WLCD监视器电源电路图
图5.薄型36.3WLCD监视器电源PCB布局图
材料清单(BOM):
图6.变压器电特性图
，也可以被配置为一个快闪掩码输入（flashmaskinginput）（Tx-MASK）。
这一消隐功能将LED从相机闪光变为了手电筒光，中艾电源LED防水驱动电源应用框图和250WLCDTV与70W笔记本电脑适配器电源电路图，
为最大可能提高大功率LED路灯发光板的电光转化率与散热效率,在不影响外量子效率前提下对LED芯片设计采用扩大LED芯片面积,以及电极优化技术增加LED芯片的出光量,使芯片表面热流均匀分布,芯片工作更稳定。分析了大功率白光LED的封装过程对提高芯片取光率、保障白光质量、器件散热技术的综合应用。综合上述技术及有限元分析软件对大功率LED器件封装的热阻分析结果,确定了COB(chiponboard)LED芯片的阵列组装技术,为制造LED路灯发光板的最佳技术方案。LED芯片结温很容易控制在120℃以下,与外部散热技术兼容性好。通过光线最佳归一化数学模型计算了LED芯片阵列芯片间最佳距离。最后通过对各种白光LED驱动方案的比较,确定了白光LED最佳驱动方案为恒电流驱动脉宽调制(PWM)调节亮度。
，作为一种新型的节能、环保的绿色光源产品，芯片主级侧恒流控制（PSR），总电压为12V）的电流。MAX5033的开关频率为125kHz，20％左右是线路和结构问题，
TI公司的TPS61185是高度集成大尺寸LCD背光解决方案.器件包括内置的高效率升压稳压器和2.0A/40V功率MOSFET.8个电流沉稳压器具有高精度的电流稳流和匹配(1%),支持多达80个led,每串串联多达10个LED.输入电压4.5V-21V,开关频率600kHz到1MHz,可调光频率从100Hz到5kHz,主要用在笔记本电脑LCD显示器背光.本文介绍TPS61185主要特性,方框图以及多种典型应用电路.
TheTPS61185***vicehasabuilt-inhighefficiencyboostregulatorwithintegrated2A/***htcurren***l,***tion,theboostoutputautomaticallyadjustsitsvoltagetotheWLEDforwardvoltagetoimproveefficiency.
***PWMdimming,eachoftheeightcurrentregulatorsisturnedon/offatthedutycycledeterminedbyanexternalpulsewidthmodulation(PWM)signalinputtothePWMpin.
TPS61185主要特性:
4.2Vto24VInputVoltage
Integrated2A/40VMOSFET
600kHzto2MHzProgrammableSwitchingFrequency
AdaptiveBoostOutputforBestEfficiency
DesigntoUseSmallL-CComponents
IntegratedLoopCompensation
Eight25mACurrentSinks
Upto10WLEDinSeries
1%CurrentMatchingandAccuracy
PWMBrightnessInterfaceControl
200mVRippleUnderPWMDimming
DriverforInput/OutputIsolationPFET
ProgrammableOverVoltageThreshold
100Hzto5kHzProgrammablePWMDimmingFrequency
Upto20kHzDirectPWMDimmingFrequency
EnhancedELectrostaticDischargeImmunityLevel
Built-inWLEDOpen/ShortProtection
OverTemperatureProtection
24Pin4mm×4mmQFNPackage
TPS61185应用:
?NotebookLCDDisplayBacklight
图***61185方框图
图***61185典型应用电路图
图***61185带关断ISO-FET的典型应用电路图
图***61185可编频率调光的典型应用电路图
图***611856串LED的典型应用电路图
图***6118546串40mALED的典型应用电路图
详情请见:
***/ds/symlink/***
，效率最大到85%
低启动电流，。