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NCP5009驱动白光LED电路图

作者:dolphin时间:2012-07-23

  安森美公司(ON Semiconductor)在2002年4月份推出的NCP5009,是一种由升压式DC/DC变换器电路和电流调节电路构成的可自动调节白光LED亮度的驱动器,它可用做彩色液晶显示器(LCD)的白光LED背光源驱动器。

  (1)NCP5009的特点
NCP5009的主要特点是:输入电压范围为2.7~6.0V;输出电压可升高到15V;静态电流的典型值为3μA(微功耗产品);内部有开关电流检测电阻器(外部无须接电流检测电阻器);白光LED的电流可由外设电阻器设定;可方便地调节白光LED的亮度(有本地或远地控制的可能);外设一光电三极管,可根据环境光的亮暗自动调节白光LED的亮度;有高于75%的转换效率;输出噪声低;所有引脚都有耐2kV的ESD保护;10引脚贴片式封装;工作温度范围为-25~+8℃。

  (2)NCP5009的典型应用
  NCP5009的典型应用电路如图1所示。该电路是以升压式DC/DC变换器为基础,由外设电阻器R1,及微控制器(μC)来设定白光LED电流的,并具有白光LED亮度自动调节电路。与控制白光LED亮度相关的引脚的功能是CS(引脚3)CLK(引脚5),它们与μC连接,由μC控制亮度等级信号Bn(由内部移位寄存器组成。Bn=1~7,Bn值越大,亮度越高)的值。IREF引脚(引脚1)外接电阻器R1,R1用来设定白光LED的电流。PHOTO引脚(引脚2)外接光电三极管,用来检测环境光的亮暗及调节LED的电流。

  图1 NCP5009的典型应用电路

  ①IREF、IPHOTO及IPEAK。IREF电流是从IREF引脚(引脚1)流经电阻器R1到地的电流;IPHOTO是从PHOTO引脚(引脚2)流经光电三极管VT1到地的电流(环境光越亮,光电三极管的内阻越小,IPHOTO越大);IPEAK是DC/DC变换器中流过电感器L1的峰值电流。

  IREF与IPHOTO是由内部电流镜电路来控制的,它们对输出电流的比值是1:1的,并且IREF与IPHOTO对输出电流的作用是相反的,IREF的增加会使输出电流增加,但IPHOTO流的增加会使输出电流减小。

  IREF电流与IPEAK电流(从UBAT经电感器L1、开关管VT1到地的电流)由另一个电流镜电路控制,它们的比例是1:746(即IREF=1μA时,IPEAK=746μA)。当μC给出亮度等级Bn值时,IPHAK与IREF、IPHOTO及Bn的关系式为

  式中,1.24V是内部的基准电压。

  环境光线较亮时,IPHOTO较大,由公式(3-15)可知IPEAK也相应减小,则白光LED的电流LED也随之减小,即白光LED的亮度将随IPHOTO的增大而减小;反之亦然。这样就可达到自动调节亮度的目的。这里要注意的是IPEAK并不是直接输入白光LED的ILED,ILED是白光LED的平均电流,IPEAK∝ILED。当/IPEAK增大时ILED也随之增大。

  ③LOCAL端的功能。LOCAL是工作模式选择端,有两种工作模式可供选择:当此端接高电平或悬空时,工作于由μC来控制亮度的方式,即CS端与CLK端与μC连接,由μC来控制Bn值;当LOCAL端接低电平时,白光LED的亮度不由;μC控制,即CS端与CLK端不与μC连接,此时的亮度调节由PWM信号来控制。此时,CS端是片选输入端,低电平有效,其接高电平时,器件不工作。此时PWM信号从CS端输入,利用脉宽的变化使白光LED以一定的频率(100~1kHz)亮灭,即达到调节亮度的作用。

  在图1中,由μC来调节亮度,所以LOCAL为悬空;在图2中,由PWM来调节亮度,所以LOCAL端接低电平(接地)。在采用PWM调节亮度时,IPEAK与IREF的关系式为

  式中,7.5表示内部寄存器的亮度等级Bn=7,这是一个常数,无须设定。



  图2 LOCAL端的连接图

  由于没有接光电三极管,IPHOTO=0,则公式(3-17)的另一种形式为:IPEAK=IREF×7.5×746。

  ④连接更多的白光LED电路。NCP5009可连接串联及并联的负载,如图3所示。图3中有3种不同的情况,图3(a)为驱动5个并联LED串,每个LED串为2只白光LED;图3(b)为驱动3个并联LED串,每个LED串为2只白光LED;图3(c)为驱动3个并联LED串,每个LED串为3只白光LED(图中的ULOAD为NCP5009输出端的电压)。

  图3 NCP5009的连接图

  由NCP5009构成驱动如图3所示负载的电路的参数是UBAT=3.6V,L1=22μH,采用UF≈3.35V的白光LED。根据图3中给出的ILED的总电流值可计算出图2电路中的R1值。



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