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可調LED亮度的DC-DC轉換器TPS61042
摘要：TPS61042是美國德州儀器公司生產(chǎn)的DC-DC轉換器。該器件同時(shí)可作為L(cháng)ED的驅動(dòng)器，且其驅動(dòng)輸出電壓可達27.5Ｖ。文中介紹了TPS61042的工作原理及典型應用設計方法。１ 特點(diǎn)
ＴＰＳ６１０４２是一種高頻控制直流輸出的ＬＥＤ驅動(dòng)器。通過(guò)將其脈沖寬度調制（ＰＷＭ）信號加至控制端（ＣＴＲＬ）可以調節ＬＥＤ亮度。ＬＥＤ電流可以通過(guò)外部檢測電阻設置。由于ＴＰＳ６１０４２內置Ｎ溝道 ５００ｍＡ ＭＯＳＦＥＴ，因而可有效地限制尖峰脈沖，其轉換頻率高達１ＭＨｚ。另外，芯片的ＣＴＲＬ腳控制信號還可以在停機狀態(tài)下使ＬＥＤ與地斷開(kāi)，從而可有效避免漏電流損耗。
ＴＰＳ６１０４２可為ＬＥＤ背景燈提供驅動(dòng)以應用于ＰＤＡ、掌上電腦、手持設備以及移動(dòng)電話(huà)等設備中。其主要特性如下：
●可通過(guò)ＰＷＭ信號進(jìn)行精確的亮度控制；
●內置５００ｍＡ、Ｎ溝道開(kāi)關(guān)ＭＯＳＦＥＴ管；
●輸入電壓范圍為１．８Ｖ～６．０Ｖ；
●最大靜態(tài)電流為３８μＡ；
●轉換效率可達８５％；
●采用ＱＦＮ小型封裝。
２�。裕校樱叮保埃矗驳臉O限值和管腳功能
ＴＰＳ６１０４２的極值電參數如下：
●電源電壓（Ｖｉｎ對ＧＮＤ）：－０．３Ｖ～７Ｖ；
●ＳＷ、ＬＥＤ、ＯＶＰ端對地電壓（ＶＳＷ、ＶＬＥＤ、ＶＯＶＰ）：小于３０Ｖ；
●ＶＲＳ、ＶＣＴＲＬ、ＶＦＢ：Ｖｉｎ±０．３Ｖ；
●ＴＡ小于２５℃時(shí)的持續耗散功率：３７０ｍＷ，而在ＴＡ大于２５℃時(shí)，下降速度為３．７ｍＷ／℃；
●工作溫度范圍：－４０～８５℃；
●結溫：１５８℃；
●存儲溫度：－６５℃～１５０℃；
●焊接溫度（１０秒）：２６０℃。
ＴＰＳ６１０４２的引腳排列如圖１所示，各引腳功能如表１所列。
表1 TPS61042管腳名稱(chēng)及功能
功 能
1LEDILED晶體開(kāi)關(guān)管Q2輸入端。連接LED到晶體開(kāi)關(guān)管2RSOLED晶體開(kāi)關(guān)Q2輸出端。連接外部檢測電阻3VINI電源輸入端4FBILED電流反饋輸入端。通過(guò)調整Rs電壓（最252mV）來(lái)調整LED電流5CTRLI脈寬調制信號控制端。高電平有效，時(shí)LED開(kāi)關(guān)管導通，輸入100Hz～50kHz的PWM信號控制LED亮度6GND 地端7OVPI過(guò)壓保護端。連接輸出濾波電容8SWI晶體開(kāi)關(guān)Q1輸入端３�。裕校樱叮保埃矗驳墓ぷ髟�
ＴＰＳ６１０４２的結構框圖如圖２所示。該器件的主要功能有ＤＣ－ＤＣ轉換器、ＬＥＤ亮度控制以及過(guò)壓保護和欠壓鎖定等。
３．１ ＤＣ－ＤＣ轉換
ＴＰＳ６１０４２的電壓轉換采用脈沖頻率調制（ＰＦＭ）方式。轉換效率高達１ＭＨｚ。當檢測電阻上的電壓低于２５２ｍＶ時(shí)，主開(kāi)關(guān)管Ｑ１接通，電流升高，當電流達到５００ｍＡ或接通時(shí)間超過(guò)６μｓ后，主開(kāi)關(guān)管Ｑ１關(guān)斷。外部肖特基二極管將電感能量傳送到輸出端。此后在保持至少４００ｎｓ的關(guān)斷時(shí)間且反饋電壓降到參考電壓（２５２ｍＶ）以下時(shí)，主開(kāi)關(guān)管重新接通。該芯片的ＰＦＭ電流控制開(kāi)關(guān)頻率和電感值、輸入輸出電壓、ＬＥＤ電流等有關(guān)。
３．２ 亮度控制
應用頻率范圍為１００Ｈｚ～５０ｋＨｚ的ＰＷＭ信號會(huì )使ＬＥＤ電流隨ＰＷＭ信號的有效周期產(chǎn)生脈動(dòng)。ＰＷＭ信號有效周期可以從１％到１００％，當有效周期低于１％時(shí)，如果ＰＷＭ信號無(wú)效時(shí)間超過(guò)１０ｍｓ，轉換器就會(huì )停機。另外，ＴＰＳ６１０４２的控制端還有使能功能。當ＣＴＲＬ置于高電平５００μｓ后，轉換使能有效，而當ＣＴＲＬ置低３２ｍｓ后，轉換禁止。該ＰＷＭ信號的時(shí)序如圖３所示。
３．３ 過(guò)壓保護和欠壓鎖定
為防止輸出電壓高于Ｑ１的３０Ｖ極限電壓值，該芯片內部設計了過(guò)壓保護電路。當輸出電壓超過(guò)３０Ｖ時(shí)，Ｑ１關(guān)斷。而當輸入電壓低于１．５Ｖ時(shí)，轉換器關(guān)閉，此時(shí)Ｑ１和ＬＥＤ開(kāi)關(guān)管Ｑ２呈高阻態(tài)。
４ 應用電路設計
４．１ 極限電流值設置
圖４所示是ＴＰＳ６１０４２的典型應用電路，圖中，當電感上的電流達到５００ｍＡ之前，內部開(kāi)關(guān)管保持接通。實(shí)際上，在電流達到５００ｍＡ極限時(shí)，在持續的１００ｎｓ內，電流可能會(huì )略微超過(guò)５００ｍＡ。具體極限電流如下：
ＩＰ＝Ｉ（ＬＩＭ）＋ＶＩ／Ｌ×１００ｎｓ
即ＩＰ＝５００ｍＡ＋ＶＩ ／Ｌ×１００ｎｓ
由此可見(jiàn)，輸入電壓越高，電感值越低，極限電流越大。
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