基于NCP5007的升壓型LED驅(qū)動(dòng)電路原理

圖1 NCP5007引腳排列及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

　　NCP5007采用脈沖頻率調(diào)制（ PFM ）模式操作，輸入電壓范圍為2.7～5.5V， 輸出電壓最高達(dá)22V，可以驅(qū)動(dòng)5相串聯(lián)的白光LED。在NCP5007 的1腳（FB）或3腳（EN）上加一個(gè)PWM電壓信號(hào)，都可以實(shí)現(xiàn)LED亮度調(diào)節(jié)。

　　圖2為基于NCP5007 的升壓型LED驅(qū)動(dòng)電路的工作原理圖，電感電流IL、IC內(nèi)部MOSFET電流Ids和輸出電流Io 的波形如圖3所示。

圖2 基于NCP5007的升壓型LED驅(qū)動(dòng)電路工作原理圖

　　在時(shí)間t1段（見(jiàn)圖3），NCP5007內(nèi)部的 MOSFET 導(dǎo)通，電感電流從零開(kāi)始上升，直到達(dá)到峰值IP（350mA ）．在此過(guò)程中，電感器儲(chǔ)存能量。當(dāng)NCP5007內(nèi)部開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，電感電流從峰值開(kāi)始逐漸減小，電感器向負(fù)載釋放能量。NCP5007 的固定關(guān)斷時(shí)間toof(即圖3的t2）為320ns，在關(guān)斷時(shí)間結(jié)束時(shí)，電感電流降至谷點(diǎn)Iv。電感器的感生電動(dòng)勢(shì)為：

圖3 工作電流波形

　　當(dāng)然，從實(shí)用觀點(diǎn)出發(fā)考慮，電感器的規(guī)格必須與電路中存在的峰值電流相適應(yīng)，以免磁芯飽和。最理想的情況是鐵氧體材料能夠在1．0MHz的高頻下工作，將該周期內(nèi)產(chǎn)生的渦流損耗降低到最小程度。

　　工作頻率可以從電參數(shù)推導(dǎo)。令，根據(jù)式（1）得：

　　因?yàn)榈湫蜁r(shí)間值為320ns，toof近似于恒值，所以，對(duì)于給定的負(fù)載和電感值di也是定值。根據(jù)式（5），可得：

　　最后得到的王作頻率f為：

　　NCP5007提供的輸出功率限制在1W。圖4所示為NCP5007輸出的最大功率與電池電壓的關(guān)系曲線。

圖4 最大輸出功率與電池電壓的關(guān)系曲線

　　在圖1所示的電路中，通過(guò)LED 的電流可由電阻R1設(shè)置，計(jì)算公式為：

　　采甲NCP5007并帶濾波PWM調(diào)光功能的LED驅(qū)動(dòng)電路如圖5所示。

圖5帶濾波PWM調(diào)光功能的LED驅(qū)動(dòng)電路

　　如圖5所示，給NCP5O07 的引腳FB加上一個(gè)外部PWM信號(hào)，即可對(duì)LED進(jìn)行弱光調(diào)控。利用FB引腳能提供內(nèi)部高阻抗的特點(diǎn)，可以調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單的RC網(wǎng)絡(luò)確保弱光調(diào)控功能?？梢圆捎脙煞N工作模式：脈沖式模式，不帶濾波電容器；均分模式，帶濾波電容器。

　　雖然脈沖式工作模式可以提供良好的弱光調(diào)控功能，但是也會(huì)產(chǎn)生高的開(kāi)關(guān)瞬變干擾，用控制環(huán)路難以濾除。

　　均分工作模式可以保證無(wú)噪聲工作，因?yàn)樽儞Q器在連續(xù)工作9同時(shí)具有非常好的弱光調(diào)控功能。輔加電阻器和電容器都是廉價(jià)電子元件。

　　在圖5所示的電路中，模擬環(huán)路會(huì)使流過(guò)電阻器R1的電流保持均衡狀態(tài)，直到饋電壓達(dá)到 200mV。由1只輔加電阻器甄將FB節(jié)點(diǎn)與地線隔離，以便可以給這個(gè)引腳加上一個(gè)外部電壓。

　　R2／C3時(shí)閫常數(shù)在C3上產(chǎn)生電壓，加在FB節(jié)點(diǎn)，而R2、 R3、R4、R1、C3產(chǎn)生放電時(shí)間常數(shù)。為了將FB節(jié)點(diǎn)上的干擾噪聲降低到最小程度，這些電阻器（R1～R4）的阻值應(yīng)當(dāng)適中，好低于1.MΩ。因此，以采用15OkΩ 的 R2、10kΩ的 R3和 5.6kΩ的R4。此外，應(yīng)當(dāng)由用戶確定控LED亮度的反饋延時(shí)，最好是10ms或更小。根據(jù)從C3／R2／R3節(jié)點(diǎn)的以加在LED上的電流為零需要的400mV補(bǔ)償電壓可以計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。假設(shè)PWM信號(hào)來(lái)自曲一個(gè)3.0V電源供電的標(biāo)準(zhǔn)門電路，工作頻率為5.0kHz，那么，完全可以用95％間隙的負(fù)載周期信號(hào)實(shí)現(xiàn)LED的弱光調(diào)控。