回到顶部

Reference Design for a 5S2P AR111 Lamp LED Driver

参考设计免责声明 参照  重要声明和免责声明  涵盖参考设计和其他Maxim资源

描述

概述

参考设计以MAX16819为主控制器,为5S2P AR111 LED灯提供buck-boost驱动方案。图1为电路原理图,图2给出了设计布局图。

如下为电气输入要求、输出特性:

VIN:12VAC ±10%
PWM输入:不适用
VLED配置:5S2P,每只LED电压为3VDC至3.8VDC (每串19VDC,最大值),每串电流500mA

以下详细讨论了该参考设计,分析其主电路模块和设计规范。

图1. LED驱动器原理图
详细图片
(PDF, 10kB)
图1. LED驱动器原理图

图2. LED驱动器布局
详细图片
(PDF, 36kB)
图2. LED驱动器布局

设计分析

AR111 LED灯参考设计可驱动总共10只LED—2串并联、每串5只LED。输入电压为12VAC、容差±10%。肖特基二极管D1至D4构成全波整流电路,电容C1至C8用于电压滤波。根据对LED闪烁的要求,可以去掉一些滤波电容以降低成本。这些电容中包含一个钽电容,具有较好的温度特性。

因为LED按照5S2P排列,不可能达到完全匹配的电流。假设LED灯具有良好的匹配度,使电流差异降至最小。控制每串LED的数量及混合架构的灯管数量,有助于减轻电流匹配度的影响。

MAX16819设计用作buck调节器,也可以设置成buck-boost模式。但是,这种配置下会牺牲一定的电流精度。

电感选择

按照下式计算LED电流:

其中,IL是电感电流。上式表明LED电流等于输入、输出电压修正后的电感电流。VIN的波动(120Hz纹波)将导致LED电流随之波动。

利用下式计算电感电流:

本设计中,平均LED电流为1A,平均VIN为13V,平均VLED为19V。因此,所要求的电感电流为:

可利用80mΩ检流电阻调整电感电流。输入电压较低(假设10V左右)时,LED电流跌落到大约850mA;输入电压达到16V时,LED电流可以达到1.12A左右。

电感L1工作在250kHz开关频率,平均电流为2.46A,峰值电流为2.83A。可选择Coilcraft®的电感MSS1260-393ML,电感值为39µH,额定连续电流为2.6A (40°C温升),饱和电流为3.08A (电感值下降10%)。

过压保护

负载开路时,R7、R8和Q2可提供过压(OV)保护。如果没有过压保护电路,处于开路状态的LED将导致输出电压失控,损坏器件。过压保护门限约为30V。

热管理

R2、R4、R5、R6和U2提供折返式热管理。R4为100kΩ负温度系数热敏电阻(常数B = 4250)。当温度达到50摄氏度时,电阻R4的阻值降低,使U2控制引脚的电压提高,导致部分电流流过R6和R2。这些电流可降低输入检流电阻R1的电压,从而降低电感和LED的电流。随着温度的升高,R2电压进一步增大,使LED电流进一步降低。最后,随着LED电流的降低,使温度恢复到正常范围,达到系统平衡。折返式热管理架构允许LED灯用于空气流通条件有限的场合,无需考虑过热问题。热管理可能使灯管亮度受到轻微影响,但仍可保持能够接受的照明亮度。

Q1 (STN3NF06L)为60V、0.07Ω、逻辑电平控制的MOSFET,采用SOT223封装。这款MOSFET具有很小的栅极总电荷(Qg = 9nC,最大值),能够使开关损耗保持在最小。器件损耗近似为:400mW (传导损耗)和500mW (开关损耗),共计900mW。封装热阻为38°C/W,将导致管芯温度比PCB温度高出34°C。还需考虑可能的误差因素,以保留更多裕量。

PCB布局

PCB设计中,所有器件都放置在电路板顶层,底层保留用作地。实际应用中,电路安装在铝结构上,能够提供较好的接地和散热性能。顶层设计采用较大的覆铜面积,以改善与铝结构之间的导热能力。

Icon

设计, 制作, 测试

图中的电路板已经完成封装和测试。不可售。

 

Maxim设备 (2)

器件号 名称 产品线 购买 设计套件和评估模块
MAX16819 2MHz、高亮度LED驱动器,具有高边电流检测和5000:1调光范围 LED驱动器 立即购买 Design Kits
MAX16820 2MHz、高亮度LED驱动器,具有高边电流检测和5000:1调光范围 LED驱动器 立即购买 Design Kits

Maxim设备 (2)

器件号 产品线
LED驱动器
2MHz、高亮度LED驱动器,具有高边电流检测和5000:1调光范围
LED驱动器
2MHz、高亮度LED驱动器,具有高边电流检测和5000:1调光范围

相关视频

查看所有视频