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实现LED恒定电流的渐进启动/停止电路技术

发布时间:2024-05-17 发布时间:
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采用安森美的NCP5604产品,在获得精确匹配电流后,能精确驱动任何显示屏背光或小功率手电筒中的一组四个LED。由连接着IREF引脚和接地的外部电阻器设定输出电流后,启动引脚直接控制芯片。此输出端提供给每个LED恒定电流,使之在几百微秒内上升到设定值,借助参考引脚实现LED电流渐进启动/停止。这种定制照明系统状态的方法相对简便,并已获广泛应用。本应用描述了该渐进技术相关电路。

参考电流

输出电流是通过设定流入外部电阻器的参考电流来设定的。如图1所示,内部子电路提供外部电阻600 mV的偏置电压。IREF引脚上的电压通过连接到NMOS M3的运算放大器U1和根据精确内置带隙电压基准产生的600 mV参考电压进行调节。流经外部电阻器R2的电流通过PMOS M1 M2产生镜像,在硅片级调整M1/M2大小,获取1:10的比例。如此,M1流过1mA时,M2漏极可产生10mA。

电流流经NMOS M4/M5产生的电流镜像,这两个器件的净比例为1:25,此时10mA可在M5漏极产生250mA电流。由于外部LED连接到该漏极,因而流入LED的电流即为漏极电流,且该值仅与外部电阻器设定的参考电流和M1/M5总比率的乘积有关。‖

显然,子电路设计用于支持应用中需要的参考电流水平。由于每个LED最大负载电流为25 mA,参考电流最大值为100mA。如果外部电阻器下降到5.2 kΩ以下,参考电流将下降,且LED电流不能进一步增大,参见NCP5604数据表中的公差。

上电次序

假设芯片连接到适当的电源(置Vbat最小值为3V,最大值为5.5 V),启动引脚设置为高时,内置系统被启动,参见图2。此时,外部储能电容充电完成前,LED无电流流过,Vout电压必须高于正向电流产生前的LED Vf。另一方面,有意限制电池的启动输入电流,储能电容上电压的上升时间同样受到限制,而启动LED需要200ms。当然,对肉眼来说,200ms极快,同时对最终用户来说,该照明转瞬即逝。

另一方面,若LED关断,或正向电流关闭,储能电容缓慢放电:转换器不会从零重新启动,无需200ms也可达到LED Vf。

渐进启动/停止过程

基本概念是当启用信号设置为高或低时,逐渐打开/关闭LED,而不使用MCU端口上额外的输入/输出引脚。由于芯片未集成可编程寄存器,不可能用纯数字的方法提供该功能。替代方法是采用连接内置参考电流的模拟结构以控制LED电流。

可以用伪镜像结构中的NPN晶体管开发简单的应用,强制参考电流按照如图3的PSPICE模型所示流入IREF引脚。电流镜像代表NCP5604电路,渐进功能



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