LTC3454 大電流LED驅動器

近年來，手機不斷更新，其功能越來越多，除了主要的通話功能外，還可發送、接收短信、照相、聽音樂，甚至于可上網、看電影，真是神通廣大。此外，手機還能用作手電筒，雖然說這功能沒有什么新奇，但很實用。能實現此功能的就是凌特公司最近推出的大電流白光LED驅動器LTC3454，它除了在手機照像時用作閃光燈外，還可在減小電流時用作可調光的手電筒。

?????? LTC3454可用1節鋰離子電池（2.7～4.2V）供電，能以1A的電流驅動白光LED作閃光燈。在電池的電壓VBAT大于LED的正向壓降VF時，它工作于降壓模式；若電池電壓下降，VBAT

?????? LTC3454的特點

?????? LTC3454的內部是一種開關型升/降壓式DC/DC轉換器。該器件主要特點：輸入電壓VIN可以在大于、小于或等于LED的正向壓降VF條件下工作，延長

了電池在兩次充電之間的工作時間；采用同步整流升壓及同步整流降壓技術，提高了轉換效率：在手電筒工作模式時，其效率大于90%；在閃光燈模式時，其效率大于80%；輸入電壓范圍寬，2.7～5.5V；輸出電流大，連續輸出電流可達1A；驅動功率LED的電流可編程，并可通過外部來調節，實現調光；編程的電流精度可達3.5%；內部有軟啟動，有LED開路及短路保護；固定1MHz開關頻率；有關閉驅動器控制，在關閉狀態時耗電幾乎為零；有過熱保護及輸入低電壓鎖存功能；小尺寸散熱增強型10引腳DFN封裝（3mm×3mm）；工作溫度 -40～+85℃。

?????? 應用領域主要是手機、數碼相機、PDA等處，還可用于礦燈、應急燈及強光手電筒。

?????? 引腳排列及功能

?????? LTC3454的引腳排列如圖1所示，各引腳的功能如表1所示。

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??????????????????????????????????? ? 圖1 LTC3454的引腳排注

?????? 表1 LTC3454引腳功能詳解

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?????? 主要參數

?????? LTC3454的主要參數：輸入電壓VIN=2.7～5.5V；工作電流典型值為825μA；關閉狀態時耗電小于1μA；低壓鎖存時耗電5μA（輸入低壓鎖存閾值電壓約2V）；VEN1、VEN2的高電平閾值為?? 0.68～1.2V，VEN1、VEN2低電平閾值為? 0.2～0.68V；調節后的最大輸出電壓VOUT=5.15V(典型值)；振蕩器頻率fsw=1MHz；軟啟動時間典型值為200μs。

?????? 工作原理簡介

?????? LTC3454內部結構可分成兩個部分：升/降壓DC/DC轉換器分及LED電流設定電路部分。

升/降壓DC/DC轉換器部分

?????? 升/降DC/DC轉換器部分的結構框圖2所示。它主要由4個功率MOSFET組成A、B、C、D4個開關（A、D為P-MOSFET，C、D為N- MOSFET）、控制電路、柵極驅動電路、誤差放大器（其反相端輸入的電壓是LED的電流ILED×電流檢測電阻R的值；同相端輸入的電壓是LED的設定電流ISET×電流檢測電阻R的值）。

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sp;???? ?圖2 DC/DC部分具體結構

?????? 誤差放大器輸出的電壓VC與DC/DC轉換器工作狀態有關：當VIN>VF,ILED×R>ISET×R,使誤差放大器輸出電壓VC<1.55V時，則DC/DC轉換器工作于降壓模式，如圖3所示。此時，開關D導通、開關C關斷；受VC控制的PWM信號使開關 A、B輪流導通。在這種情況下，其電路可簡化成如圖4所示的降壓式電路。A是開關管，B是同步整流管。

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???????????????????????????????????????? ?圖3 DC/DC轉換器工作模式

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??????????????????????????????????????????? 圖4 降壓模式DC/DC簡化電路

?????? 當VIN1.65V，則DC/DC轉換器工作于升壓模式，如圖3所示。此時，開關A導通、開關B關斷；受VC控制的PWM信號使開關C、D輪流導通。在這種情況下，其電路可簡化成如圖5所示的升壓式電路。C是開關管，D是同步整流管。

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?????????????????????????????????? 圖5 升壓模式DC/DC簡化電路

當VIN≈VF時，誤差放大器輸出電壓VC在1.55～1.65V范圍內，它處于升/降壓模式，即可能是升壓模式，也可能是降壓模式。< /p>

?????? 從圖3中可看出，在VINVF時，轉換器處于升壓模式或降壓式，由誤差放大器的輸出電壓VC來改變PWM的占空比（D），使LED流過的電流ILED接連設定的LED電流ISET。

?LED電流設定部分

?????? LED電流是通過在IS

ET1端設1個RISET1及在SET2端設1個RISET2來設定的。這部分的電路框圖如圖6所示。它由LED電流設定放大器1、LED電流設定放大器2、基準電壓源（0.8V）、兩個N-MOSFET及電流鏡電路等組成。

?????? 電流鏡的比值是1:3850，其一路流出電流為I，而另一路則是3850I。I這電流分成兩路：IISET1及IISET2，并且有 I=IISET1+IISET2的關系。IISET1通過N-MOSEFT(Q1)、經RISET1流入地，IISET2通過Q2、經RISET2流入地。IISET1與RISET1的關系為：IISET1=0.8V/RISET1

?????? 同樣，IISET2與RISET2的關系為：IISET2=0.8V/RISET2

?????? 則I為：I=0.8V(1/RISET1+1/RISET2)

?????? 從圖6中可看出，當有I流入RISET1及RISET2時，就有3850I流入R，則誤差放大器同相端的電壓等于3850I×R。誤差放大器反相端的電壓等于ILED×R，按同相端的電壓與及相端相等的原理。

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????????????????????????????????????????????????????????????? 圖6 LED控制電路

?????? ILED×R=3850I×R

?????? ILED="3850I"=3850×0.8V(1/RISET1+1/RISET2)

?????? 在要求一定的ILED時，可取合適的RISET1及RISET2來滿足。如果要求的ILED<500mA，則只要用1個RISET1或 RISET2即可。如果選擇RISET1,則ISET2可懸空，EN2可接地。則

?????? ILED="3850"×0.8V/RISET1????

應用電路

?????? 有閃光燈及手電筒功能的白光LED驅動電路

?????? 圖7是一種有閃光燈及手電筒功能的白光LED驅動電路。該電路由1節鋰離子電池供電，設RISET1=20.5kΩ,RISET2=3.65kΩ,則在 EN1及EN2施加不同的電平，LED有關斷及三種不同電流ILED，如表2所示。

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?????????????????????? ? 圖7 有閃光燈及手電筒功能的白光LED驅動電路

?????????????? 表2 三種模式下的LED電流值

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?????? 150mA可用作手電筒用時的ILED，850mA可作閃光燈用的電流。若要求閃光燈有更大的電流時，

?????? EN1=EN2=1，則ILED=1A.

?????? 在EN1=0、EN2=1時，

?????? ILED="3850"×0.8V(1/20.5k)=150mA

?????? 在EN1=1、EN2=0時，

?????? ILED="3850"×0.8V(1/3.65k) = 843.8mA

?????? 在EN1=1=EN2=1時，

?????? ILED="150mA"+843.8mA≈1000mA

圖7中，LED用的是LUMILEDS公司型號為LXL-PWF1的LED，電感器L1用的是SUMIDA公司型號為CDRH6D28-5RONC 的。

?????? 由3節鎳氫電池驅動ILED=500mA的電路

?????? 種由3節鎳氫電池驅動白光LED，使ILED=500mA電流的電路如圖8所示。在圖8中，在ISET1端設了? 619kΩ電阻，由EN1來控制其亮、滅。ISET2懸空，EN2接地。LED用的是LUMILED公司的產品，型號為LXCLLW3C；電感器L1是 TOKO公司的A997AS-4R7M。

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???????????????????????? 圖8 由3節鎳氫電池驅動白光LED電路

?????? 若要求不同的ILED，改變RISET1的阻值即可。

?????? LED的調光

?????? 從上面應用電路的介紹中，已知改變ISETX端的電阻可改變LED的電流ILED，則可改變LED的亮度達到調光的目的。實現LED調光的方法有4種，如圖9所示。

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?????????????????? ???????????????????????? 圖9 LED調光電路

圖9-a所示為用電壓型DAC來實現調光，ILED與VDAC的關系：

?????? ILED="3850"(0.8V－VDAC)/RSET

?????? RSET≥Rmin? (Rmin為不使ILED>1A)

?????? 圖9-b所示為用電流型DAC來實現調光，ILED與IDAC的關系：

?????? ILED="3850"×

IDAC

?????? IDAC≤0.8V/Rmin

?????? 圖9-c所示為用電位器來調光，ILED與電位器電阻RPOT的關系：ILED=3850×0.8V/(Rmin+RPOT)

?????? 圖9-d所示為用PW信號來調光，PWM的頻率≥10kHz，其ILED與PWM的占空比D及幅值電壓DVCC的關系：

?????? ILED=[0.8V-(D%×VDVCC)]/RSET

?????? 用戶可根據產品的要求及使用的條件來選擇。在圖9-d中，原資料未給出電容的容量，可加不同容量來實驗確定。