消费类电子用LED灯的应用设计[2]

2011年07月11日10:26:29 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

......续上文...... Application Design of LED Lamp Based On The Consumer Electrical Products

串灯设计

串灯设计是目前LED灯在消费类电子领域较热门的应用设计，比如照明、笔记本电脑、电子书、LED背光电视、手机等产品都会用到。

串灯设计首要考虑设计需要点亮多少个LED灯。以一款19寸LED背光电视为例，共需要点亮80个LED白色背光灯。它分成8串，一串有10个白色LED灯。通常单个白色LED灯要求工作时正向电流IF的典型值为20mA，其对应的正向电压VF的典型值为3.3V，因此一串灯的总直流电压为3.3V X 10 = 33V。

其次，串灯设计需要考虑如何点亮。一般LED电视中的直流供电电压通常在24V以内，因此要想点亮一串灯，只有两种办法：一是将24V以内的一组直流供电电压升压成串灯直流电压来供电；二是将交流电压转成串灯直流电压来供电。目前较流行的设计是采用第一种办法，通过LED驱动器将一组直流供电电压升压成串灯直流电压来点亮串灯。其好处有：使用器件较少；调光方式多样。

下面介绍一款LED驱动器是MPS公司的MP3388。它的特点有：采用DC To DC的工作方式，转换效率高，达到80%以上；输入直流电压范围宽，从4.5V到25V；输出直流工作电压较高可达50V；封装小，尺寸只有4mmX4mm；有多种调光方式；有LED灯开路和短路保护电路；较多可支持点亮8串LED灯。其典型应用设计原理图如图5所示。

图5. 串灯设计参考电路。

1. 点亮的串灯数量

从图5的电路图可以看到，LED驱动器MP3388带载了8串白色LED灯，设计者可以根据需要增减每串灯带载的LED灯数量。如果是增加每串的LED灯数，注意串灯电压不要超过50V，同时每一串灯的数量必须相同；设计者也可根据需求使用少于8串的串灯数量，比如只使用其中6串灯，另2串空载。

2. MP3388的工作流程

首先MP3388的供电脚VIN（MP3388的第23脚）先输入直流供电电源，接着再开启其使能脚EN，即将它的第1脚接高电平（要求大于2.1V）。当EN脚为高电平时，MP3388的第21脚VFAULT会输出6V的直流电压，使外接的PMOS管M1导通，同时其内部的升压器开始工作，接着芯片开始逐步抬高输出电压至串灯的工作电压，从而点亮LED串灯。

3. 调光方式（即调节LED灯的发光亮度）

MP3388提供了两种调光方式：PWM波调光和直流电压调光，它们的本质都是调节LED串灯的工作电流来实现。PWM波调光又分为两种调光方式。

（1）两次PWM波变换调光

如图6所示，将一方波（频率可以从100Hz到50KHz）信号输入到MP3388的PWMI脚，通过芯片内部的一个400KΩ的电阻和外部PWMO脚的一个电容C2组成的滤波器，将PWMI脚输入的PWM波形转换成一个直流电压（从0.2V到1.2V），然后此直流电压再被调制成一个内部的PWM波去控制LED灯的输出电流，而且其PWM波的频率还需通过外部电容C1来调节。经过两次PWM波转换来实现LED灯电流的控制显得相当复杂。

图6. PWM波变换调光。

（2）直接PWM波调光

如图7所示，直接将一PWM波（频率可以从100Hz到2KHz）直接送到MP3388的PWMI脚或PWMO脚，省去了外部电容参与调节。此时MP3388内部会产生一个与输入信号频率相同的内部PWM信号来调节LED灯的工作电流。

图7. 直接PWM波调光。

（3）直流电压调光

如图8所示，直接将直流电平（从0.2V到1.2V）送到MP3388的PWMO脚，通过其直接调节LED灯的工作电流。

图8. 直流电压调光。

4. 开路保护

开路保护是LED驱动器具备的重要功能之一。MP3388的串灯开路检测是通过过压保护机制来实现。假设连接到MP3388的LED1脚的这一串灯开路，LED1脚的电平就变成低电平，MP3388会认为串灯的输出电压不够，同时MP3388会一直努力提高串灯的输出电压，当输出的串灯电压超过正常工作电压的1.3倍时，过压保护机制就开始起作用。此时，MP3388会通过LED脚电压来判断哪一路串灯开路，比如LED1脚电压低于0.21V，MP3388就知道连接LED1的那一路串灯开路。一旦确认哪几路串灯开路，MP3388会驱使剩余未开路的串灯维持正常的工作电压。只要有一路串灯未开路，MP3388都会维持其正常的工作电压，一旦所有路串灯都开路，MP3388会将升压器关闭。

5. 短路保护

短路保护也是LED驱动器必备的重要功能之一。从上面开路保护的介绍可以知道MP3388能够监控LED脚的电平。一旦某一路的串灯有短路，其对应的LED脚的电平会升高，当电平超过5.5V时，短路检测机制就开始起作用。短路检测机制能在1.6ms就判断出哪一路串灯有短路，一旦确认有短路的串灯，MP3388就会将短路的那一路串灯从负载端断开。一旦所有路的串灯都出现短路，MP3388也会将升压器关闭。

结语

通过LED灯的应用设计介绍，设计者可以更加深入的了解到LED灯设计的基本思路和设计方法。随着LED灯在消费类电子领域的大量应用，越来越多的创新设计会涌现出来，越来越多的应用设计会在实践中体现价值。

参考文献

《MP3388设计指南》，MPS公司，2009

消费类电子用LED灯的应用设计[2]

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