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带内部开关的ZXLD1362 1A LED驱动器

时间:2019-10-8, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

说明ZXLD1362是一种连续模式感应降压转换器,设计用于从高于LED电压的电压源有效地驱动单或多个串联LED。该装置从6V和60V之间的输入电源工作,并提供一个外部可调的输出电流可达1A。这取决于电源电压和外部元件,这可以提供高达48瓦的输出功率。ZXLD1362包括输出开关和高压侧输出电流传感电路,该电路使用外部电阻设置标称平均输出电流。输出电流可以通过向“ADJ”引脚施加外部控制信号在设定值之上或之下进行调整。
ADJ引脚将接受直流电压或脉冲宽度调制波形。根据控制频率,这将提供连续(暗淡)或门控输出电流。软启动可以强制使用外部电容器从调整引脚对地。对ADJ引脚施加0.2V或更低的电压将关闭输出并将设备切换到低电流待机状态。
特点 简单的低部件计数内部60V ndmos开关 高达1A的输出电流 使用直流电压或脉宽调制的单脚开/关和亮度控制 高达3000:1的脉宽调制分辨率 软启动能力 高效率(高达95%)宽输入电压范围:6V至60V 65V瞬态能力 低功耗关机 高达1MHz开关频率 固有开路LED保护 典型的4%输出电流精度
低电压卤素替代LED汽车照明低电压工业照明.LED背光照明.照明标志.应急照明.SELV照明.液晶电视背光照明

设备描述
该装置与线圈(l1)和电流检测电阻器(rs)一起构成自振荡连续模式buck变换器。
设备操作(参考方框图和图1-操作波形)可以通过假设设备的ADJ引脚未连接并且该引脚上的电压(VADJ)直接出现在比较器的(+)输入来最好地理解操作。当首次施加输入电压vin时,l1和rs中的初始电流为零,并且没有来自电流检测电路的输出。在这种情况下,比较器的(-)输入在地上,其输出很高。这会打开MN并将LX引脚切换为低电平,从而使电流通过RS、L1和LED从车辆识别号流向地面。电流以VIN和L1所确定的速率上升,在Rs上产生电压斜坡(VSENSE)。电源参考电压VSENSE通过电流检测电路强制通过内部电阻器R1,并在内部电阻器R2和R3中产生比例电流。这在比较器的(-)输入处产生接地参考上升电压。当达到阈值电压(vadj)时,比较器输出开关低,mn关闭。比较器输出还驱动另一个NMOS开关,它绕过内部电阻器R3以提供受控量的滞后。磁滞由r3设定为vadj的15%。当mn关闭时,l1中的电流继续通过d1和led流回vin。电流以led和二极管正向电压确定的速率衰减,在比较器的输入端产生下降电压。当该电压返回到vadj时,比较器输出再次切换到高电平。该事件循环重复,比较器输入在VADJ±15%的限值之间倾斜。当vadj=vref时,r1、r2和r3的比率定义了100mv的平均vSense开关阈值(在iSense管脚上相对于vin测量)。平均输出电流IOUTNOM由该电压和RS定义:IOUTNOM=100MV/RS额定纹波电流±15MV/RS调整输出电流。该装置包含ADJ引脚与阈值比较器之间的低通滤波器和ADJ与内部参考之间的内部限流电阻器(50K NOM)。电压。这允许ADJ引脚通过直流或脉冲信号来改变VSENSE开关阈值并调整输出电流。在应用部分给出了调整输出电流的不同模式的细节。

输出关机输出低通滤波器驱动关机电路。当该电路的输入电压低于阈值(标称0.2V)时,内部调节器和输出开关关闭。电压基准在关机期间保持供电,以提供用于关断电路的偏置电流。停机期间的静态电源电流名义上为60A,开关泄漏低于5A。

应用说明
用外部电阻器RS设置标称平均输出电流。LED(S)中的标称平均输出电流由连接在VIN和ISCONSE之间的外部电流检测电阻器(RS)的值决定,并由IOutnOM=0.1/RS[对于RS 0.1 ]给出。下面的表给出了几个标称平均输出电流的值。在第1页所示的典型应用电路中电流设置电阻器(RS)的优选值:上述值假定ADJ引脚是浮动的,并且处于VREF(=1.25V)的标称电压下。注意,在这些条件下,RS=0.1是感测电阻器的最小允许值,以保持开关电流低于规定的最大值。如果ADJ引脚由外部电压驱动,则可以使用不同的RS值。
通过外部直流控制电压调整输出电流调整引脚可由外部直流电压(VADJ)驱动,如图所示,以将输出电流调整到高于或低于RS定义的标称平均值。
在这种情况下,标称平均输出电流由下式给出:ioutdc=(vadj/1.25)x 100mv x rs[对于0.3<vadj<2.5v]注意,100%亮度设置对应于vadj=vref。当驱动ADJ引脚在1.25V以上时,RS必须按比例增加,以防止IODC超过1A最大值。电压低于vref时,adj引脚的输入阻抗为50k±25%,电压高于vref+100mv时,adj引脚的输入阻抗为20k±25%。

用pwm控制调节输出电流
直接驱动ADJ输入一个具有占空比DPWM的脉冲宽度调制(PWM)信号可应用于ADJ引脚,如下所示,以将输出电流调整为高于或低于电阻器RS设定的标称平均值:
通过集电极开路晶体管驱动ADJ输入驱动ADJ引脚和控制脉冲宽度调制波形幅度的推荐方法是使用小型NPN开关晶体管,如下所示:该方案使用ADJ引脚和内部电压基准之间的50K电阻作为外部晶体管的上拉电阻。
从微控制器驱动ADJ输入,另一种可能性是从微控制器的开漏输出驱动设备。下图显示了执行此操作的一种方法:如果微控制器内的NMOS晶体管具有高的漏极/源极电容,则这种布置可以将负尖峰注入到1362的ADJ输入中,并导致不稳定的操作,但是将肖特基钳位二极管(阴极到ADJ)添加到接地和串联电阻(3.3K)的加入将防止这种情况发生。

关机模式采取ADJ引脚的电压低于0.2V超过约100秒,将关闭输出和电源电流将下降到一个低待机水平60μA的名义。注意,ADJ引脚不是逻辑输入。将ADJ引脚设置为高于VREF的电压将使输出电流高于100%的标称平均值。
从ADJ引脚到地的软启动外部电容将提供软启动延迟,通过增加该引脚上的电压上升到导通阈值的时间,并通过降低在比较器的输入端的控制电压的上升速率。增加电容使此延迟增加约0.2MS/NF。下图显示了不同电容值的软启动时间的变化。
实际工作波形[vin=24v,rs=0.1,l=68μh,22nf on adj]软启动操作。输出电流(ch2)和lx电压(ch1)

感应器选择
ZXLD1362的建议电感值在68h到220h之间。建议在较高的电源电压下使用较高的电感值,以最小化由于开关延迟而导致的误差,这将导致纹波增加和效率降低。电感值越高,在电源电压范围内输出电流的变化也越小。(见图表)。感应器应安装在尽可能靠近设备的位置,并与LX和车辆识别码引脚进行低电阻连接。所选线圈应具有高于峰值输出电流的饱和电流和高于所需平均输出电流的连续额定电流。与ZXLD1362一起使用的合适线圈可以从Coilcraft制造的MSS系列或NIC组件制造的NPIS系列中选择。
应选择电感值以维持工作占空比,并在电源电压和负载电流范围内的规定范围内接通/关断时间。

二极管选择的最大效率和性能,整流器(D1)应该是一个快速低电容肖特基二极管低反向漏在最大工作电压和温度。由于低正向电压和减少恢复时间的组合,它们还提供比硅二极管更好的效率。选择峰值电流额定值高于峰值线圈电流和高于最大输出负载电流的连续电流额定值的部件是重要的。在85°C以上工作时,考虑二极管的反向泄漏是非常重要的。过多的泄漏会增加器件中的功率损耗,并且如果接近负载会产生热失控状态。硅二极管中由于反向恢复时间引起的正向电压和过冲将增加LX输出上的峰值电压。如果使用硅二极管,则应注意确保LX管脚上出现的总电压,包括电源纹波,不超过指定的最大值。

1F值将使电源纹波电流减少三倍(约)。较高的电容值可以达到相应的较低纹波。注意,电容器不会影响工作频率或效率,但它会增加启动延迟,通过降低LED电压的上升率。通过增加该电容器,通过LED(S)的电流波形在不改变平均电流值的情况下从三角形斜坡改变为更正弦的版本。
在低于欠压锁定阈值(VSD)的低电源电压下运行输出晶体管的驱动器被关闭,以防止设备在输出晶体管的过大导通电阻下运行。输出晶体管没有完全增强,直到电源电压超过约17V。在VSD和17V之间的电源电压必须采取以避免过大的功耗由于导通电阻。如果电源电压始终小于30V连续(或小于40V持续小于0.5s),则可使用替代设备ZXLD1360。注意,当驱动两个或两个以上LED的负载时,正向下降通常足以防止器件在大约6V以下切换,这将最小化对器件损坏的风险。
当在高环境温度下操作设备时,或者当驱动最大负载电流时,必须考虑热问题,以避免超过封装功耗极限。下图给出了功率降额的细节。这假设设备安装在一个25平方毫米的印刷电路板上,1oz铜在静止的空气中。

注意,在最小电源电压下,器件功耗通常是最大值。如果电路的效率低,它也会增加。这可能是由于使用了不合适的线圈,或开关输出上的寄生输出电容过大。
高亮度led输出电流的热补偿通常需要提供一个温度补偿电流,以便在所有驱动电平下保持稳定可靠的工作。LED通常是从装置远程安装的,因此,对于ZXLD1362的内部电路的温度系数已经被优化,以在不使用补偿时最小化输出电流的变化。如果需要输出电流补偿,可以使用外部温度传感网络-通常使用负温度系数(NTC)热敏电阻和/或二极管,安装在非常靠近LED的地方。传感网络的输出可以用来驱动ADJ引脚,从而随着温度的升高降低输出电流。

布局注意事项
lx引脚器件的lx引脚是一个快速的开关节点,所以pcb的轨迹应该尽可能短。为了尽量减少地面“反弹”,设备的接地引脚应直接焊接到地平面上。
线圈和去耦电容器和电流检测电阻器,特别重要的是将线圈和输入去耦电容器安装在尽可能靠近器件引脚的地方,以最小化寄生电阻和电感,这将降低效率。同样重要的是,尽量减小与电流检测电阻器Rs串联的任何轨道电阻。它最好将VIN直接连接到RS的一端,并且直接与RS的相对端相连,而没有其他电流在这些轨道中流动。重要的是肖特基二极管的阴极电流不在RS和VIN之间的轨道中流动,因为这可能比轨道电阻实际给出更高的电流测量值。
ADJ引脚ADJ引脚是一个高阻抗输入电压高达1.35V,因此,当左浮动时,该引脚的PCB轨迹应尽可能短,以减少噪声拾取。在这些条件下,从ADJ引脚到接地的100nF电容器将减少输出的频率调制。当从外部电路驱动ADJ引脚时,也可以使用额外的3.3K系列电阻器(见下文)。该电阻器将提供低频噪声的滤波,并提供对高压瞬态的保护。
高电压轨道避免运行靠近L引脚的任何高电压轨道,以减少由于电路板污染而产生的泄漏电流的风险。当电压高于1.35V时,ADJ引脚被软夹持,以使其对可能升高ADJ引脚电压并导致输出电流过大的泄漏不敏感。但是,建议在这些条件下,在ADJ引脚周围放置一个接地环,以使输出电流的变化最小化。
评估PCB ZXLD1362评估板可根据要求提供。这些电路板包含LED,允许对1362设备进行快速测试。额外的终端允许连接到客户自己的led产品。

用pwm调光输出电流低频脉宽调制模式当用低频脉宽调制信号(如100Hz)驱动ADJ引脚时,在高电平电压VADJ和低电平零的情况下,内部低通滤波器的输出将在0V和VADJ之间摆动,导致当ADJ引脚低时,关断电路的输入低于其关断阈值(标称200mV)。这将导致输出电流在pwm频率下打开和关闭,从而产生与pwm占空比成比例的平均输出电流ioutavg。
低频脉宽调制工作波形该模式下输出电流的平均值由下式给出:IOTAvvg 0.1dpWM/RS(对于DPWM>0.001),如果需要最佳LED“白度”,这种模式是优选的。它还将提供尽可能宽的调光范围(大约1000∶1)和更高的效率,以牺牲较大的输出纹波为代价。

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